Pompe à ailettes. La présente invention concerne une pompe à ailettes pouvant être utilisée, par exemple, dans les transmissions de puissance.
Cette pompe à ailettes est caractérisée en ce qu'elle comprend un rotor pourvu de fentes ouvertes sur sa surface circonférentielle, une paire d'ailettes mobiles logées dans chaqae fente de façon à former deux séries d'ailettes disposées côte à côte et faisant saillie sur la surface circonférentielle du rotor, les ailettes d'une paire pouvant se déplacer dans la fente indépendamment l'une de l'autre, un élément séparateur passant entre les deux ailettes de chaque paire, deux anneaux, montés dans un logement de section circulaire du carter de la pompe,
disposés autour du ro tor et présentant chacun une surface intérieure de section ovale le long de laquelle glissent les bords extérieurs des ailettes, respectivement de l'une et de l'autre série d'ailettes le carter présentant au moins deux lumières d'entrée diamétralemen t opposées l'une à l'autre et au moins deux lumières de sortie diamétralement opposées l'une à l'autre, ces lumières communiquant avec des tubulures d'entrée et de sortie pré sentées par le carter et débouchant dans l'espace de travail de la pompe compris entre le rotor et les surfaces intérieures desdits anneaux,
et un mécanisme de réglage reliant les deux anneaux entre eux et servant à régler leurs positions angulaires en les entraînant en rotation en sens inverse l'un par rapport à l'autre. Le dessin représente; à titre d'exemple, une forme d'exécution de la pompe suivant l'invention. .
La fig. 1 est une coupe longitudinale de cette forme d'exécution.
La fig. 2 en est une coupe transversale par 2-2, fig. 1.
La fig. 3 est une coupe longitudinale par 3-3, fig. 2.
La fig. 4 est une coupe transversale par 4-4, fig. 1.
La fig. 5 est une vue dans la direction des flèches 5-5, fig. 1, le couvercle, le rotor et les anneaux étant enlevés.
La fig. 6 est une vue de côté du disque séparateur.
La fig. 7 est une vue de côté d'un des flasques d'extrémité intérieurs du carter de cette forme d'exécution.
10 désigne la pièce principale du carter de la pompe représentée, comprenant les tubu lures d'arrivée et de départ 12 et 14. Dans cette pièce principale du carter est ménagé un logement cylindrique, circulaire 16, fermé par un couvercle 18, boulonné sur la pièce 10. Tin arbre de pompe 20 est monté dans des roulements à billes 22 et 24 portés par la pièce 10 et le couvercle 18, et est pourvu d'une garniture étanche à l'huile 26.
La pièce 10 présente un canal courbe 28 (voir fig. 5) qui communique avec la tubulure 12 et qui est pourvu de prolongements convier- gents 30, 34, et 32, 34 débouchant dans la paroi d'extrémité plane du logement 16 par des lumières courbes 52 diamétralement opposées. La pièce 10 présente aussi un canal courbe 36 qui communique avec la tubulure 14 et qui est pourvu de prolongements 38, 42 et 40, 42 débouchant dans le logement 16 par deux lumières 54 diamétralement opposées, ména gées dans la même paroi d'extrémité plane du logement 16.
Le couvercle 18 présente aussi des canaux et lumières similaires dispo sés de la même .faon, qui ont été désignés par les mêmes chiffres, affectés du signe prime. Les paires de lumières 52 et 54 sont ménagées dans un fiasque 50 de la pièce 10 du carter, et les paires de lumières 52' et 54' sont ménagées dans un flasque 50' du couvercle 18. Ce sont les flasques 50 et 50' qui présentent donc les parois d'extrémité planes du logement 16.
Les canaux 28 et 28' communiquent entre eux par des canaux 44 et 44', respectivement ménagés dans la pièce 10 et le couvercle 18 et qui comprennent chacun un tronçon parallèle à l'axe de l'arbre 20. Les canaux 36 et 36' communiquent entre eux par des canaux 46 et 46', ménagés respectivement dans la pièce 10 et dans le couvercle 18 et qui com prennent également chacun un tronçon pa rallèle à l'axe de l'arbre 20. Les tronçons parallèles à l'axe de l'arbre 20 des canaux 44 et 44' sont dans le prolongement l'un de l'autre et il en est de même pour les tronçons parallèles à l'axe de l'arbre 20 des canaux 46 et 46'.
A l'endroit du joint entre la pièce 10 et le couvercle 18 l'étanchéité est assurée par des garnitures annulaires en caoutchouc synthétique 48. De cette façon, les quatre lumières 52 et 52' communiquent avec la tubulure de pompe 12, et les quatre lumières 54 et 54' communiquent avec la tubulure de pompe, 14.
Le rotor de la pompe comprend deux éléments de rotor 56, pourvus de tourillons 58 supportés à l'intérieur de bossages tubu laires 60 et 60' formant coussinets, portés par les flasques 50 et 50'. Entre les deux éléments 56 est disposé un disque séparateur 62 (fig. 6). Les trois pièces du rotor présentent centrale- ment des rainures de clavetage à glissement qui<B>.</B> sont montées assez librement sur la partie cannelée complémentaire 64 de l'arbre 20.
Le rotor est pourvu de fentes 66 ouvertes sur sa surface circonférentielle. Chacune de ces fentes est interrompue par le disque 62 et dans chacune de ces fentes sont logées deux ailettes 68, disposées respectivement de chaque côté du disque séparateur 62 et pou vant se déplacer dans la fente indépendam ment l'une de l'autre. Les ailettes forment aussi deux séries disposées côte à côte et faisant saillie sur la surface circonférentielle du rotor.
Dans le logement 16 sont montés de façon rotative deux anneaux identiques 70 disposés autour du rotor. Ces anneaux présentent une surface intérieure cylindrique de section elliptique 72 et forment entre eux un évide ment 74 dans lequel est engagé le bord du disque séparateur 62, ce dernier présentant une série de trous allongés 76 dont chacun fait communiquer un espace situé entre deux ailettes successives d'une série d'ailettes avec l'espace formé entre les deux ailettes situées dans les mêmes fentes du rotor de l'autre série d'ailettes.
Les bords extérieurs des ailettes de chacune des deux séries d'ailettes glissent le long de la surface intérieure de l'anneau 70 correspondant, et les huit lu mières débouchent dans l'espace compris entre le rotor et les surfaces intérieures de ces anneaux, le disque 62 s'étendant en travers de cet espace de travail. Les anneaux 70 sont pourvus chacun d'une denture conique 78 qui engrène avec un pignon conique 80 monté de façon rotative dans un alésage 82 de la pièce 10. Un anneau élastique 84 et une gar niture d'étanchéité annulaire 86 maintiennent le pignon en place et assurent une bonne étanchéité à l'huile. Le pignon 80 est pourvu d'un bouton moleté 88 permettant de le faire tourner à la main.
Un second alésage 82', identique à 82, est. pratiqué en un point diamétralement opposé à l'alésage 82, et fermé par un obturateur 90, pour permettre le montage facultatif du pignon 80 dans cette seconde position. Pour faire communiquer les tubulures 12 et 14 avec les extrémités intérieures des fentes à ailettes 66 en vue de soumettre les ailettes à une pression dirigée vers l'extérieur, des canaux radiaux 92, 92', qui s'étendent vers l'intérieur à partir de chacune des lumières, sont ménagés dans le carter. Comme on le voit à la -fig. 3, ces canaux aboutissent à des lumières courbes 96 qui sont disposées en regard des extrémités intérieures des fentes à ailettes 66.
Quatre lumières 96 sont ména gées dans chacun des flasques 50 et 50', leur étendue circonférentielle- étant un peu plus grande que celle des lumières correspondan tes 52, 54, 52' et 54'. Le couvercle 18 présente im conduit de vidange de fuite 98 faisant communiquer l'angle extérieur du logement 16 avec la chambre centrale contenant le roulement 24. Cette chambre est reliée par un conduit 100 et des clapets de retenue 102 et 104 aux canaux 36' et 28'.
Le fonctionnement de la pompe décrite se conçoit aisément. Si l'on suppose par exem ple cette pompe en. communication avec un circuit de transmission de puissance conve nable rempli d'huile et que l'arbre 20 soit entraîné par une machine motrice dans le sens des aiguilles d'une montre (fig. 2), on voit que, lorsque le rotor tourne, les chambres formées entre les ailettes augmentent de capacité, lorsqu'elles passent devant les lumières 52, 52', alors qu'elles diminuent de capacité au moment où elles passent en re gard des lumières 54, 54'.
Ceci est exact lors que les deux anneaux 70 occupent des posi tions pour lesquelles leurs surfaces intérieures coïncident comme représenté sur le dessin. Dans ces conditions, du fluide est aspiré par la tubulure 12 et les canaux reliés aux lu mières 52, 52' et pénètre dans chacune des chambres de travail formées entre les ailettes adjacentes de chaque série d'ailettes au mo ment où lesdites ailettes passent en regard des lumières 52, 52'. Au moment où elles dépassent la ligne centrale horizontale et se rapprochent des lumières 54, 54', ces cham bres commencent à diminuer de volume et à refouler leur charge d'huile dans ces lu mières.
La section des surfaces intérieures des anneaux 70 pourrait aussi avoir une forme ovale autre qu'une ellipse, mais l'ellipse est toutefois le profil qui assure le débit le plus régulier et le moins pulsatoire de la pompe.
Si l'on désire faire diminuer le débit, on fait tourner le pignon 80, ce qui fait tourner les deux anneaux 70 d'angles égaux et dans des sens opposés. L'effet de cette rotation est que, pour chacune des deux séries d'ailettes, les quatre points de volume minimum. et de volume maximum des chambres de travail (lesquels points seront appelés ci-après, dans un but de commodité points morts ) seront déplacés par rapport aux positions des lu mières.
Ainsi, alors que, jusqu'à présent, les points morts étaient .équidistants des lu mières, ils sont maintenant déplacés. Cha cune des paires de chambres de travail (une chambre de chaque côté du séparateur 62) constitue, en fait, une chambre de travail unique, puisque les deux chambres sont tou jours en communication par une ouverture 76. Il en résulte que leur changement de volume effectif est égal à la somme de leurs changements de volume individuels.
A mesure que les deux anneaux 70 s'éloi gnent symétriquement de la position initiale représentée, le changement. de volume effectif d'une chambre double diminue et devient nul lorsque les deux anneaux ont tourné de 90 l'un par rapport à l'autre, et le débit tombe à zéro. En effet, pour cette position, le changement de volume d'une chambre dans un sens est exactement compensé par le chan gement de volume dans l'autre sens de la chambre correspondante de la paire. Si l'on continue à déplacer les anneaux dans le même sens, le changement de volume effectif d'une paire de chambres augmente de nou veau à mesure que l'on continue le déplace ment.
Mais mainten ant chacune des chambres doubles subira une augmentation de son vo lume effectif au moment où elle passera en regard des lumières 54, 54' et une diminution de son volume effectif au moment où elle passera en regard des lumières 52, 52'. Il s'ensuit que le débit de la pompe sera inversé, l'huile étant aspirée par la tubulure 14 et refoulée par la tubulure 12. Ce débit inversé devient maximum lorsque les deux anneaux 70 ayant tourné chacun de 90 , leurs surfaces intérieures coïncident de nouveau, mais après avoir tourné de 180 l'une par rapport à l'autre.
Le fait que l'extrémité intérieure des fentes à ailettes 66 communique avec les lumières 96 alternativement au cours de leur rotation assure que le petit volume que con tiennent ces fentes au moment où les ailettes se meuvent vers l'intérieur et vers l'extérieur s'ajoutera au débit qui s'effectue par les lumières principales et compensera exacte ment le volume que représentent les extré mités des ailettes situées dans l'espace com pris entre le rotor et les anneaux 70.
De la sorte, le débit de la pompe est sensiblement constant (en ce sens qu'il n'est pas pulsatoire) dans toute position réglée des anneaux 70.
Il y a lieu de noter que la pompe décrie reste en équilibre radial à toutes les positions en raison du fait qu'il y a toujours deux groupes de chambres de travail diamétrale ment opposés l'un par rapport à l'autre, et de même étendue circonférentielle, qui. sont sou mis à la pression de travail, les charges ra diales exercées sur le rotor et correspondant à cette pression étant, par conséquent, exac, tement équilibrées. De plus, les couples aux quels sont soumis les anneaux 70 sont équi librés par le pignon 80.
Ce couple tend à faire tourner les deux anneaux dans le même sens lorsque le rotor tourne, et le pignon 80 le transmet au carter. Il est ainsi possible de déplacer les anneaux 70 en faisant tourner le pignon 80, sans avoir à vaincre des forces quelconques autres que le frottement inhérent au mécanisme,
et la pompe n'a aucune ten dance à se dérégler d'elle-même par l'effet d'un accroissement de la pression de travail. Tout liquide s'échappant des chambres de travail par les joints entre le rotor et le carter est recueilli par les canaux 98 et 100 et ra- mené à celui des canaux 36' et 28' où la pres sion est la plus basse à l'instant envisagé. Etant donné que, dans les conditions nor males, le conduit à basse pression est l'ad mission de la pompe, le liquide sera ramené à l'admission de la pompe sans s'échapper du système considéré dans son ensemble.
Vane pump. The present invention relates to a vane pump which can be used, for example, in power transmissions.
This vane pump is characterized in that it comprises a rotor provided with open slots on its circumferential surface, a pair of movable fins housed in each slot so as to form two series of fins arranged side by side and protruding on the circumferential surface of the rotor, the fins of a pair being able to move in the slot independently of each other, a separator element passing between the two fins of each pair, two rings, mounted in a housing of circular section of the pump housing,
arranged around the rotor and each having an inner surface of oval section along which slide the outer edges of the fins, respectively of one and the other series of fins, the casing having at least two diametrically inlet openings t opposite to each other and at least two outlet openings diametrically opposed to each other, these ports communicating with inlet and outlet pipes presented by the casing and opening into the space of pump work between the rotor and the inner surfaces of said rings,
and an adjustment mechanism connecting the two rings together and serving to adjust their angular positions by causing them to rotate in opposite directions relative to each other. The drawing represents; by way of example, an embodiment of the pump according to the invention. .
Fig. 1 is a longitudinal section of this embodiment.
Fig. 2 is a cross section through 2-2, fig. 1.
Fig. 3 is a longitudinal section through 3-3, fig. 2.
Fig. 4 is a cross section through 4-4, fig. 1.
Fig. 5 is a view in the direction of arrows 5-5, FIG. 1 with the cover, rotor and rings removed.
Fig. 6 is a side view of the separator disc.
Fig. 7 is a side view of one of the inner end flanges of the housing of this embodiment.
10 denotes the main part of the pump housing shown, comprising the inlet and outlet pipes 12 and 14. In this main part of the housing is formed a cylindrical, circular housing 16, closed by a cover 18, bolted on the part 10. The pump shaft 20 is mounted in ball bearings 22 and 24 carried by part 10 and cover 18, and is provided with an oil-tight seal 26.
The part 10 has a curved channel 28 (see fig. 5) which communicates with the tubing 12 and which is provided with guest extensions 30, 34, and 32, 34 opening into the flat end wall of the housing 16 by means of diametrically opposed 52 curved lights. The part 10 also has a curved channel 36 which communicates with the pipe 14 and which is provided with extensions 38, 42 and 40, 42 opening into the housing 16 by two diametrically opposed holes 54, formed in the same flat end wall housing 16.
The cover 18 also has similar channels and lights arranged in the same .faon, which have been designated by the same numbers, assigned the sign prime. The pairs of slots 52 and 54 are formed in a flange 50 of part 10 of the casing, and the pairs of apertures 52 'and 54' are formed in a flange 50 'of the cover 18. These are the flanges 50 and 50' which therefore have the flat end walls of the housing 16.
The channels 28 and 28 'communicate with each other by channels 44 and 44', respectively formed in the part 10 and the cover 18 and which each comprise a section parallel to the axis of the shaft 20. The channels 36 and 36 ' communicate with each other by channels 46 and 46 ', provided respectively in the part 10 and in the cover 18 and which also each include a section parallel to the axis of the shaft 20. The sections parallel to the axis of the shaft 20 of the channels 44 and 44 'are an extension of one another and the same is true for the sections parallel to the axis of the shaft 20 of the channels 46 and 46'.
At the location of the seal between the part 10 and the cover 18 the seal is ensured by annular synthetic rubber gaskets 48. In this way, the four openings 52 and 52 'communicate with the pump pipe 12, and the four lights 54 and 54 'communicate with the pump tubing, 14.
The rotor of the pump comprises two rotor elements 56, provided with journals 58 supported inside tubular bosses 60 and 60 'forming bearings, carried by the flanges 50 and 50'. Between the two elements 56 is disposed a separator disc 62 (FIG. 6). The three rotor parts centrally have sliding keyways which <B>. </B> are mounted fairly loosely on the complementary splined portion 64 of shaft 20.
The rotor is provided with slits 66 open on its circumferential surface. Each of these slots is interrupted by the disc 62 and in each of these slots are housed two fins 68, arranged respectively on each side of the separator disc 62 and able to move in the slot independently of one another. The fins also form two series arranged side by side and projecting on the circumferential surface of the rotor.
In the housing 16 are rotatably mounted two identical rings 70 arranged around the rotor. These rings have a cylindrical inner surface of elliptical section 72 and form between them a recess 74 in which is engaged the edge of the separator disc 62, the latter having a series of elongated holes 76, each of which communicates a space located between two successive fins. of a series of fins with the space formed between the two fins located in the same slots of the rotor of the other series of fins.
The outer edges of the fins of each of the two series of fins slide along the inner surface of the corresponding ring 70, and the eight lights open into the space between the rotor and the inner surfaces of these rings, the disc 62 extending across this workspace. The rings 70 are each provided with a bevel tooth 78 which meshes with a bevel gear 80 rotatably mounted in a bore 82 of the part 10. A snap ring 84 and an annular seal 86 hold the gear in place. and provide good oil tightness. The pinion 80 is provided with a knurled knob 88 allowing it to be turned by hand.
A second bore 82 ', identical to 82, is. formed at a point diametrically opposite the bore 82, and closed by a shutter 90, to allow the optional mounting of the pinion 80 in this second position. To communicate the tubes 12 and 14 with the inner ends of the fin slots 66 for subjecting the fins to outwardly directed pressure, radial channels 92, 92 ', which extend inwardly from of each of the lights, are provided in the housing. As seen in the -fig. 3, these channels lead to curved openings 96 which are arranged opposite the inner ends of the fin slots 66.
Four openings 96 are formed in each of the flanges 50 and 50 ', their circumferential extent being a little greater than that of the corresponding openings 52, 54, 52' and 54 '. The cover 18 has a leakage drain pipe 98 making the outer corner of the housing 16 communicate with the central chamber containing the bearing 24. This chamber is connected by a pipe 100 and check valves 102 and 104 to the channels 36 'and 28 '.
The operation of the pump described is easily understood. If we assume for example this pump in. communication with a suitable power transmission circuit filled with oil and the shaft 20 being driven by a motive machine in a clockwise direction (fig. 2), it is seen that when the rotor turns, the chambers formed between the fins increase in capacity when they pass in front of the ports 52, 52 ', while they decrease in capacity when they pass in front of the ports 54, 54'.
This is correct when the two rings 70 occupy positions where their inner surfaces coincide as shown in the drawing. Under these conditions, the fluid is sucked through the tubing 12 and the channels connected to the lights 52, 52 'and enters each of the working chambers formed between the adjacent fins of each series of fins at the moment when said fins pass in. gaze of lights 52, 52 '. As they pass the horizontal center line and approach the lights 54, 54 ', these chambers begin to decrease in volume and to force their oil charge into these lights.
The section of the interior surfaces of the rings 70 could also have an oval shape other than an ellipse, but the ellipse is however the profile which ensures the most regular and less pulsating flow of the pump.
If it is desired to reduce the flow, the pinion 80 is rotated, which causes the two rings 70 to turn at equal angles and in opposite directions. The effect of this rotation is that, for each of the two sets of fins, the four points of minimum volume. and maximum volume of the working chambers (which points will be called hereafter, for convenience dead points) will be moved with respect to the positions of the lights.
So, while until now the dead spots were equidistant from the lights, they are now displaced. Each of the pairs of working chambers (one chamber on each side of the separator 62) constitutes, in fact, a single working chamber, since the two chambers are always in communication by an opening 76. As a result, their change of effective volume is equal to the sum of their individual volume changes.
As the two rings 70 move away symmetrically from the initial position shown, the change. The effective volume of a double chamber decreases and becomes zero when the two rings have rotated 90 relative to each other, and the flow rate drops to zero. In fact, for this position, the change in volume of one chamber in one direction is exactly compensated for by the change in volume in the other direction of the corresponding chamber of the pair. If one continues to move the rings in the same direction, the change in effective volume of a pair of chambers increases again as the movement continues.
But now each of the double chambers will undergo an increase in its effective volume as it passes opposite lights 54, 54 'and a decrease in its effective volume as it passes opposite lights 52, 52'. It follows that the flow of the pump will be reversed, the oil being sucked through the pipe 14 and discharged through the pipe 12. This reverse flow becomes maximum when the two rings 70 having each turned 90, their interior surfaces coincide with each other. new, but after turning 180 relative to each other.
The fact that the inner end of the finned slots 66 communicates with the lumens 96 alternately as they rotate ensures that the small volume these slots hold as the fins move in and out is 'will add to the flow which takes place through the main ports and will exactly compensate for the volume represented by the ends of the fins situated in the space comprised between the rotor and the rings 70.
In this way, the pump flow rate is substantially constant (in the sense that it is not pulsating) in any adjusted position of the rings 70.
It should be noted that the described pump remains in radial equilibrium in all positions due to the fact that there are always two groups of working chambers diametrically opposed to each other, and likewise circumferential extent, which. are subjected to the working pressure, the radial loads exerted on the rotor and corresponding to this pressure being, consequently, exactly balanced. In addition, the torques to which the rings 70 are subjected are balanced by the pinion 80.
This torque tends to rotate the two rings in the same direction when the rotor turns, and the pinion 80 transmits it to the housing. It is thus possible to move the rings 70 by rotating the pinion 80, without having to overcome any forces other than the friction inherent in the mechanism,
and the pump has no tendency to go out of control on its own due to an increase in the working pressure. Any liquid escaping from the working chambers through the seals between the rotor and the housing is collected by channels 98 and 100 and returned to that of channels 36 'and 28' where the pressure is lowest at the. moment considered. Since, under normal conditions, the low pressure pipe is the pump inlet, the liquid will be returned to the pump inlet without escaping from the system considered as a whole.