Moteurs et pompes à engrenages perfectionnés.
La présente invention concerne des perfectionnements apportés à des appareils hydrauliques tels que des moteurs et des pompes à engrenages qui assurent une diminution des charges exercées sur les paliers et des contraintes imposées sur des. pièces vitales, ce qui a pour résultat d'augmenter la durabilité et la longévité et d'accroître l'efficacité du fonctionnement.
Les spécialistes en ce domaine savent que les pompes et les moteurs hydrauliques du type à engrenages ont trouvé un large champ d'application dans des appareils d'équipement lourds ainsi que dans diverses autres installations impliquant des charges plusieurs fois supérieures à celles qui étaient envisagées jusqu'il y a quelques années seulement. Evidemment, ceci a pour résultat que des contraintes beaucoup plus importantes sont imposées sur des pièces vitales de la pompe ou du moteur, ce qui accroît d'autant le risque de rupture ou de défaillance d'une pièce surchargée. Habituellement, lors d'une panne dans des conditions d'utilisation réelles, celle -ci survient pratiquement sans avertissement de sorte qu'une détérioration majeure de l'appareil peut se produire lorsque cet appareil est sur chantier et que les pièces et les moyens de réparation font défaut.
Au stade de la conception de mo- <EMI ID=1.1> ge rigoureuse imposée sur les paliers à la suite de la différence de pression importante qui existe entre l'entrée et la sortie lorsqu'une pompe ou un moteur est en charge, est une cause de panne fréquente. Dans des appareils hydrauliques modernes, une différence de pression de plusieurs centaines de
<EMI ID=2.1>
Dans une pompe à engrenages classique, cette différence
de pression repousse les roues dentées et les plateaux d'étanchéité latéraux contre les parties de paroi interne du
carter se trouvant du côté d'entrée ou d'admission, c'est-à-
dire du côté basse pression des roues dentées. En fait,
il est admis dans la fabrication de moteurs et de pompes à en- grenages, de concevoir les pièces en prévoyant que, pendant une période de rodage, la paroi du carter située du côté basse
pression des roues dentées soit progressivement usinée par un
effet de coupe et d'usure des dents d'engrenage jusqu'à obtenir une configuration d'adaptation mutuelle. Il arrive que les dents
qui travaillent comme des couteaux arrachent des fragments du carter en des points où des défauts mineurs de la matière coulée
sont présents, entraînant une destruction de la pompe. Même
si le carter de pompe n'est pas endommagé pendant le rodage, lorsque la pompe est utilisée, la région usinée du carter continue à s'user progressivement. Le résultat inévitable est
une perte progressive d'efficacité en raison d'une étanchéité moins parfaite entre les dents et l'intérieur du carter, ou
une rupture ou une défaillance d'une pièce critique. Bien
qu'on puisse atténuer ces difficultés par des processus de fabrication et d'inspection soignés, ainsi que par le choix de matériaux adéquats et l'application de facteurs de sécurité largement calculés, elles représentent malgré tout une limitation inhérente aux constructions actuelles.
L'invention se rapporte à des pompes et des moteurs du type général mentionné plus haut et a pour but principal,
par des particularités de conception, de réduire les effets de la différence de pression agissant sur des éléments d'un moteur ou d'une pompe du type à engrenages et d'éliminer ou de, réduire sensiblement les pannes de pompe ou de moteur pouvant être attribuées à la différence de pression agissait sur les éléments d'engrenage.
L'invention a également pour buts de:
réduire "-L'usure et augmenter la longévité des moteurs et des pompes à engrenages;
procurer des moyens dans une pompe à engrenage de dimensions données, pour augmenter le -volume de la chambre d'admission de la pompe et ainsi l'efficacité de la pompe par rapport a celle de pompes de construction connue;
diminuer les contraintes auxquelles les pièces coulées, les paliers et d'autres pièces de moteurs et de pompes à engrenages sont soumis sans nuire au rendement de ces pompes ou de ces moteurs;
procurer des particularités de construction qui éli-
<EMI ID=3.1>
pour les moteurs et les pompes à engrenage connus;
procurer un moteur et une pompe à engrenages conçus de manière à pouvoir fonctionner avec des tolérances nulles ou des tolérances correspondant à un film d'huile au niveau des extrémités ou des sommets des dents, de manière à réduire les
<EMI ID=4.1>
produire des copeaux de matière de carter lorsqu'elles sont en charge;
réduire l'effet d'une augmentation de la température lorsqu'on utilise des métaux différents pour le carter et les roues dentées (par exemple, un carter en aluminium et des roues dentées en acier);
réduire les effets d'un fonctionnement avec un fluide chargé de particules d'impuretés en diminuant les longueurs d?étanchéité effectives et en réduisant ainsi la surface exposée à du fluide chargé de particules sous pression;
procurer une pompe à engrenages économique à haut rendement dans laquelle les éléments d'étanchéité à la pression radiale puissent être faits de matières qui soient très résistantes à une érosion sans augmenter notablement le coût de la pompe;
procurer une pompe à engrenages qui soit plus simple et plus économique à réparer que les pompes connues;
procurer une pompe à engrenages dans laquelle le risque. d'introduction d'impuretés dans le cas d'une rupture de palier
<EMI ID=5.1>
En résumé, on réalise les buts de l'invention en prévoyant dans une pompe à engrenages des sabots d'étanchéité qui sont sollicités vers les dents d'engrenage par la pression de refoulement. Les dents creusent leur trajet dans lea sabots <EMI ID=6.1>
des matières très résistantes à l'érosion, ce qui augmente la gamme utile de pressions de fonctionnement pour lesquelles les pompes peuvent être utilisées. Les mêmes sabots sont prévus
à l'entrée à haute pression d'un moteur, dans une configuration de moteur à engrenages,.
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description d'une forme d'exécution préférée, donnée ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
la Fig. 1 est une vue extérieure d'une pompe hydraulique à engrenages type conforme à l'invention, certaines parties du carter étant arrachées pour illustrer la pompe;
la Fig.. 2 est une vue en coupe suivant la ligne
2-2 de la Fig. 1;
la Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne
3-3 de la Fig. 2, et
la Fig. 4 est une vue en- coupe suivant la ligne
4-4 de la Fig..2.
Les dessins et en particulier les Fig. 1 et 3 illustrent 1 ' invention, appliquée à une pompe à engrenages type dans laquelle deux roues dentées 10 et 11 sont prévues comme éléments de pompage pour refouler du fluide hydraulique d'un réservoir vers un dispositif actionné par ce fluide hydraulique, Les roues dentées 10 et 11 sont montées sur des arbres pa-
<EMI ID=7.1>
tourillonnent dans des douilles-paliers dans un carter 14. Des plateaux de pression latéraux flottants 15 de construction classique, sont prévus des deux c8tés des roues .dentées qui tour- <EMI ID=8.1>
14c, sont assemblés par des moyens adéquats tels que les boulons
16.
Comme le montre clairement la Fig. 1, l'arbre 13 - s'étend à l'extérieur du carter 14 et est pourvu d'un élément d'accouplement d'entraînement tel qu'un pignon à denture droite
17 qui - est associé à un moyen d'entraînement, notamment à
un moteur, non représenté.
Une conduite d'admission représentée en 18 sur la Fig. 1 s'ouvre dans une ouverture d'admission 19 qui s'ouvre à son tour dans la chambre 20 du carter creux dans laquelle les roues dentées sont installées, comme le montre clairement la Fig. 3. La chambre comporte une sortie 21 placée du côté des roues dentées 10 et 11 opposé à l'entrée 19. Un passage de sortie 21a mène à l'appareil actionné par le fluide hydraulique et non représenté.
Comme le montre clairement la Fig. 3, l'intérieur du carter est façonné de manière qu'un espace d'aisance substantiel sépare les extrémités ou les sommets des dents des roues dentées - au niveau .du cercle de tête indiqué en
<EMI ID=9.1>
me indiqué en 22. Cet espace d'aisance va de la région d'admission 19, circonférentiellement par rapport à chaque roue
<EMI ID=10.1>
diaux sont prévus près de la sortie 21. Suivant l'invention, la distance entre les sommets des dents et la paroi 22 du côté basse pression des roues dentées est telle que dans toutes les conditions de charge prévues, les lents ne -viennent pas en contact avec la paroi.
<EMI ID=11.1> <EMI ID=12.1>
delà des bords intérieurs des plateaux de pression et sont dimensionnés de manière que les plateaux de pression constituent le seul support pour les sabots qui flottent dans le logement semi-circulaire. Comme le montre clairement la Fig. 3, chaque sabot présente une surface courbe 24 dont le rayon est égal
au rayon des surfaces des bords courbes des plateaux de pression.
Lorsqu'ils sont montés dans le logement, les sabots sont séparés par un espace 25 qui assure une commuai cation- entre les roues dentées et l'orifice de refoulement 21. Une fiche 25a est, de préférence, montée dans un des sabots et s'étend vers le sabot opposé de manière à maintenir les sabots convenablement en place lorsque la pompe ne fonctionne .pas. Lorsque la pompe -fonctionne, une faible aisance est maintenue entre le dessous de la fiche et la surface adjacente de l'autre sabot. Pour confiner et limiter 11 application de la pression de refoulement aux sabots, l'arrière de chaque sabot est pourvu d'un organe d'étanchéité flexible 26 qui est monté dans un évidement 27 qui s'étend dans le sens longitudinal des sabots.
Les extrémités de cet organe d'étanchéité chevauchent les extrémités des organes d'étanchéité 28 qui s'ajustent dans des rainures ménagées dans des sections latérales 14a et 14c
du carter dont une est représentée sur la Fig. 4 pour délimiter
<EMI ID=13.1>
sort de la Fig. 3 que la pression de refoulement parvient à la région située derrière les sabots et limitée par les joints d'étanchéité 26 et 28 et presse les sabots contre les bords
des plateaux latéraux et en contact d'étanchéité avec les sommets des dents. Les sabots sont, de préférence, dimensionnés au moment de leur fabrication initiale, de telle sorte que lorsque la pompe est finalement assemblée, les roues dentées creusent légèrement leur chemin dans les sabots, taillant leur aisance finale et assurant ainsi une bonne étanchéité entre les dents et les sabots.
Les plateaux latéraux comportent, de préférence, des parties chanfreinées 29 qui sont placées près des sabots, dans une position telle qu'ils les chevauchent légèrement. Ces parties chanfreinées servent à produire une augmentation de pression plus progressive ou moins brutale lorsque les dents parviennent en contact d'étanchéité avec les sabots.
Comme cela ressortira de ce qui précède, les sabots servent à établir un joint étanche aux fluides avec les sommets
<EMI ID=14.1>
tement adjacente au côté haute pression des roues dentées
qui, dans le cas de la pompe, est la sortie 21. Comme le montre la Fig. 3, ces sabots d'étanchéité subdivisent l'intérieur du carter en une partie relativement grande formant chambre d'admission, qui va de la lumière d'admission 29 jusqu'au point où les sommets des dents attaquent la surface d'un sabot 23,
où la pression du fluide est en substance nulle, et une partie relativement petite formant chambre de refoulement, dans laquelle la pression est la pression de refoulement totale.
Quoique la surface d'étanchéité des sabots 23 puisse être plus longue que celle représentée sur la Fig. 3, la longueur préférée de la surface d'étanchéité de chaque sabot est telle que les sommets de deux dents au maximum, soient, à un moment donné quelconque, en contact d'étanchéité complet avec la surface d'étanchéité des sabots. En fonctionnement, cela signifie que la pression de refoulement totale est limitée
dans son application à la zone des dents immédiatement adjacente à la sortie. Cette pression sert à écarter les sabots l'un de l'autre, comme sur la Fig. 3, et agit aussi sur les
dos des sabots dans les limites de l'espace défini par les organes d'étanchéité 26. Cette pression a pour effet de presser les sabots en contact d'étanchéité avec les dents. Il est à noter que la pression du fluide dans la cavité entre deux dents quelconques en contact d'étanchéité avec les sabots 23 est à une valeur intermédiaire quelque peu inférieure à celle de la pression de refoulement, tandis que la pression dans le reste de la cavité 20 qui entoure plus des deux tiers de la circonférence des roues dentées est peu élevée.
Un éventail de matières étendu'dans lequel il serait difficile de choisir la matière pour l'ensemble du carter est disponible pour les sabots. Par exemple, on peut utiliser des matières ayant une résistance élevée à l'abrasion et à l'érosion. Un facteur important qui provoque une détérioration des pompes et des moteurs à engrenages classique dans des conditions de température et de pression rigoureuses est l'érosion au niveau des sommets des dents. Des matières résistant à l'érosion, telles que de l'acier ou du bronze dur, qui ne conviendraient pas ou seraient trop onéreuses pour des carters entiers peuvent être choisies pour les sabots. Ces matières n'accusent aucun accroissement sensible de détérioration dû. à l'érosion à des pressions comprises entre 210 et 280 kg/cm<2>, augmentant sensiblement la gamme d'utilité des pompes-
En résumé, la construction représentée sur les Fig. 1 à 4 diminue la charge unitaire imposée sur les paliers par une diminution substantielle de la surface des roues dentées exposée à la pression de refoulement. De plus, la charge imposée sur d'autres pièces de la pompe est réduite de manière correspondante. L'utilisation de sabots d'étanchéité près du côté haute pression de la pompe ou du moteur permet une aisance nulle ou une aisance correspondant à un film d'huile par rapport aux sommets des dents. Comme les roues dentées
ne sont pas pressées en contact avec le carter, la période de rodage est réduite et les difficultés suscitées par l'usure du carter dans la région d'admission sont éliminées. Un autre avantage de l'invention est que le risque d'introduction d'impuretés dans le cas d'une rupture de palier est faible, car une telle
<EMI ID=15.1>
sance situé du côté basse pression de la pompe ou du moteur. Ce déplacement amène les roues dentées à s'écarter des sabots d'étanchéité du côté haute pression et le débit de la pompe tombe
à zéro. Un autre avantage est que des moteurs et des pompes usées dont les paliers n'ont pas accusé de défaillance peuvent être plus facilement réparés que jusqu'à présent. Les roues dentées, les plateaux de pression et les sabots d'étanchéité peuvent être simplement remplacés, pour donner un rendement semblable à celui obtenu à l'état neuf pour un coût bien inférieur au coût d'une nouvelle pompe.
Des pompes et des moteurs conformes à l'invention sont relativement insensibles aux variations de température. Comme l'espace d'aisance entre les sabots d'étanchéité radiaux et les dents des roues dentées est déterminé par les plateaux de pression sur lesquels les sabots sont supportés et comme les plateaux de pression et les roues dentées peuvent être et sont, de préférence, faits d'une matière ayant le même coefficient
de dilatation ,telle que de l'acier, l'espace d'aisance reste constant en dépit de variations de température importantes, malgré que le carter soit fait d'une matière telle que de l'aluminium ayant un coefficient de dilatation différent.
Il est évident que les particularités de l'invention décrites plus haut peuvent aussi être appliquées à des moteurs à engrenages du type réversible ou non réversible. Dans le cas d'un moteur réversible, des sabots flottants du type représenté aux dessins sont prévus des deux côtés des roues dentées.
REVENDICATIONS
1.- Pompe volumétrique du type à engrenages dans laquelle deux roues dentées sont montées à rotation
autour d'axes espacés de manière à être en prise l'une avec
l'autre, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter formant
une chambre dans laquelle les roues dentées sont montées,
une entrée d'un côté des roues dentées pour admettre du
fluide à basse pression, une sortie de l'autre côté des roues dentées pour débiter du fluide sous une pression élevée,
un dispositif d'étanchéité pour établir un joint' et anche aux
<EMI ID=16.1>
pression, comprenant des éléments d'étanchéité radiaux flot-
tants individuels près de la sortie, ces éléments comportant
une surface courbe près des roues '-dentées et épousait le
trajet des sommets des dents pour former un joint étanche aux fluides avec les surfaces des sommets des dents près de la sortie du fluide, l'intérieur du carter étant dimensionné de manière que, du côté d'entrée ou d'admission des roues dentées,
l'aisance entre les sommets des dents soit suffisante
pour déterminer un espace d'aisance substantiel entre les sommets des dents et le côté d'entrée ou d'admission du carter lorsque la pompe est en charge, un. passage qui s'étend entre les éléments d'étanchéité à partir des roues d'engrenage jusqu'à la sortie
de fluide et un moyen faisant communiquer la pression de refoulement de la pompe avec les côtés des éléments d'étanchéité radiaux
<EMI ID=17.1>
ments d'étanchéité soient sollicités par la pression de refoulement en contact d'étanchéité avec les dents près de la . sortie.