Pompe rotative à. palettes. Une des difficultés principales éprouvées dans la construction des pompes rotatives à palettes est celle de l'établissement, et. du ma n- tien d'un jeu convenable entre les faces du rotor et l'es surfaces près desquelles elles tour nent. Il faut un certain jeu pour assurer la liberté de mouvement du rotor, mais il ne faut pas que ce jeu soit. trop grand parce qu'il en résulterait une diminution du rendement. vo lumétrique de la. pompe.
Lorsque les surfaces de butée sont. stationnaires, les tolérances d'usinage des pièces doivent. être très faibles et, en dépit de faibles tolérances, l'es fuites augmentent avec la. pression du fluide et avec les variations de, sa. viscosité.
Un procédé permettant d'établir et main tenir les jeux convenables des rotors de pompe consiste à. prévoir une plaque et, à tirer parti (le la. poussée qu'exerce sur cette plaque le fluide sous pression en provenance de 1.'échap- peinent. de la, pompe pour régler le jeu entre le rotor et ses portées. Ceci élève dans une certaine mesure le prix de revient de la pompe dix fait. de la. dépense qu'entraîne l'aménage ment de lumières et passages coopérants com pliqués dans le carter de la pompe.
Dans de nombreux cas, le fait que la, plaque est mon tée sur l'arbre oblige à avoir recours à des moyens distincts pour vaincre le frottement qui tend à empêcher le fonctionnement con venable des portées.
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités.
Elle a pour objet une pompe rotative à palettes, du type comprenant un carter déli- mitant une chambre d'aspiration non circu laire dans laquelle est monté un rotor en forme de disque muni de palettes mobiles dans le sens radial et dont les extrémités li bres viennent en contact avec la paroi péri phérique de ladite chambre, celle-ci étant fer mée du côté de l'admission par une paroi du carter percée de lumières d'admission du fluide et qui supporte l'arbre du rotor, le côté opposé de ladite chambre étant séparé de la chambre de refoulement par une plaque mon tée dans la chambre de refoulement de Tacon à pouvoir y être déplacée dans le sens axial, mais pans pouvoir tourner,
ladite plaque étant percée d'ouvertures d'échappement. du fluide entre la, chambre d'aspiration et. la chambre de refoulement, des moyens élastiques exer çant sur ladite plaque une pression appli quant. le bord de la plaque contre le côté opposé de la chambre d'aspiration, ' de façon à former un jeu de travail entre la partie centrale non supportée de la surface de la dite plaque et le rotor,
pompe caractérisée en ce que l'épaisseur de 1a plaque et le module d'élasticité de l'a matière qui la constitue sont choisis de manière telle que la plaque puisse fléchir élastiquement vers le rotor sous l'in fluence de la pression régnant dans la cham bre de refoulement, de façon à diminuer ledit jeu à mesure que ladite pression augmente.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la pompe objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale de la pompe, par la ligne 1-1 de la fig. 3. La. fig. '? en est. une vue en plan.
La. fig. 3 est une coupe par la ligne 3-3 de la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe partielle de la fig. 1, représentant le jeu du rotor d'une ,Fa çon exagérée.
La fi-. 5 est une vue semblable à la fig. 4, mais représentant le même jeu du rotor après flexion de la plaque.
La fig. 6 est une coupe par la. ligne 6-6 de la fig. 1.
La fig. 7 est une coupe par la ligne 7-7 de la fig. 1.
On a, représenté à la fig. 1 une pompe rotative à palettes 1.0 comprenant une section active, désignée de façon générale par 12, montée entre un carter d'admission 14 et. un chapeau ou plateau d'extrémité 16.
La section active 12 comprend une came annulaire 18 à l'intérieur de laquelle est monté, comme représenté à la fig. 6, un rotor 20 en forme de disque dépourvu de moyeu et. portant des palettes 22 qui coulissent dans des fentes 24 et dont les extrémités sont main tenues appliquées par la pression du fluide contre la paroi intérieure ovale 26 de la, carie annulaire<B>18,</B> laquelle paroi constitue un ehc- min de glissement pour les palettes.
Entre le rotor 20 monté dans la came annulaire 18 et la paroi intérieure 26 de cette came sont mi nagées deus chambres de travail opposées \?8 et 30, de forme elliptique ou généralement non circulaire, à travers lesquelles passent les palettes pendant la rotation du rotor.
Ces chambres peuvent être convenablement divi sées en des zones d'aspiration du fluide et en des zones de refoulement du fluide, les pre mières comprenant, celle des portions des chambres 28 et 30 qui coïncide avec des lu mières d'admission 32 du carter, et les secon des comprenant celle des portions de ces chambres qui coïncide avec des ouvertures d'échappement 34 pratiquées dans une plaque 36 (fig. 7) montée dans le chapeau ou pla teau d'extrémité 16 de faon à pouvoir y être déplacée dans le sens axial, mais sans pouvoir tourner.
Comme on le voit à la fig. 1, le rotor 20 est entraîné par un arbre 38 qui est. sup porté de façon rotative uniquement à l'inté rieur du carter d'admission 14 à, l'aide de deux roulements 40 et 42 espacés l'un de l'au tre et qui s'opposent à la. fois aux poussées radiales et axiales.
La pompe est équilibrée hydrauliquement en raison du fait que les charges de portée imposées sont contrebalan cées et annulées par des charges hydrauli- ques radiales de poussée égales et. opposées. L'arbre 38 est accouplé mécaniquement avec le rotor 20 par un assemblage à cannelures, indiqué en 44. Les nervures de l'arbre s'ajus tent à. l'intérieur des rainures du rotor, et in versement, avec un jeu extrêmement réduit, de sorte que l'arbre se comporte comme un dispositif de centrage radial du rotor, tout.
en laissant à ce dernier une légère liberté de mouvement lui permettant de reposer à. plat contre la face du carter 1.4, alors qu'il ne serait pas dans un plan exactement. perpen diculaire à l'arbre.
Le carter 14 est pourvu d'une tubulure d'admission extérieure 46 dont, le conduit. 48 communique directement avec les lumière:, d'admission 32 qui sont. ménagées dans la face du carter 14 qui s'applique contre la. plaque annulaire 18 et. le rotor 20. Les lumières 32 cdneident elles-mêmes avec les portions des chambres de travail 28 et 30 qu'on a appe lées zones d'aspiration du fluide . Un joint à. huile, désigné de façon générale par 50, est prévu pour empêcher les faites autour de l'arbre.
Le chapeau ou plateau d'extrémité 1.6 est pourvu d'une tubulure d'échappement. exté rieure 52 qui communique directement. avec un évidement. dudit plateau, désigné de fa çon générale par 54 et qui est. fermé par la came annulaire 18 et par le rotor 20 de fa çon à constituer une chambre de refoulement du fluide. Ce plateau 16 et. le carter 1-4 pré sentent, des surfaces extrêmes plates destinées à coopérer avec les surfaces complémentaires opposées de la section active 12. Comme on le voit à la fig. 2, le carter 14 et le plateau 1ô sont fixés à la. came annulaire 18 et l'un à. l'autre par des vis 56.
La plaque 36 est empêchée de tourner par deux chevilles 58 qui sont insérées à travers ladite plaque, traversent la came annu laire 18 et pénètrent dans le carter 14-. Ces chevilles ont aussi pour rôle de constituer un dispositif d'alignement. pré- eis polir modifier les positions relatives des pièces 18 et 20 quand on renverse le sens de rotation de l'arbre.
Les ouvertures d'échap pement 34 de la plaque 36 traversent. com plètement cette plaque et, comme elles coïn cident d'un côté de plaque avec les zones de refoulement. du fluide des chambres de travail 28 et. 30, le fluide pompé est directe ment refoulé à travers lesdites ouvertures dans l'évidement 54 qui constitue la chambre de refoulement du fluide.
La. plaque 36 est. destinée à être mainte nue appliquée comme un joint étanche au fluide contre une portion de la came annu laire 18 et contre le rotor 20 sous l'action du fluide sous pression contenu dans la, cham bre de refoulement. 54. Il s'ensuit. que les ou vertures d'échappement 34 de cette plaque 36 jouent un double rôle. Elles font. commu- niquer directement le côté de refoulement de la pompe avec la chambre 54, qui est. elle- même reliée à la tubulure d'échappement exté rieure 52.
De cette manière, elles se compor tent, d'une part, à la. façon d'ouvertures de distribution de fluide refoulé et, d'autre part, elles alimentent la chambre 54 en fluide sous pression pour maintenir la plaque 36 appli quée contre la came annulaire 18 et. le rotor 20. Un ressort 60 sollicite la plaque 36 vers et contre la came annulaire 18 et le rotor 20 pendant. les périodes d'arrêt. ou clé mise en marche.
Du fluide sous pression provenant du côté du refoulement de la pompe est conduit à une rainure 62 du rotor 20 par une série de trous 64 traversant la plaque 36. Les fentes 24 du rotor 20 dans lesquelles coulissent. les palettes, et dont le fond est arrondi, comme indiqué en 66, communiquent avec la rainure 62.
De cette manière, du fluide sous pression en provenance de la chambre de refoulement 54 travers les trous 64 de la plaque 36 et est admis dans la rainure 62 du rotor et au fond des fentes 24, ce qui a polir effet de main tenir les extrémités extérieures des palettes 22 en contact avec la. paroi intérieure ovale 26 de la came annulaire 18.
Une bride d'admission 68 et une bride d'échappement 70 sont fixées au carter 14 et au plateau d'extrémité 16, respectivement.
Des joints à huile 72 et 74 sont prévus dans le carter 14 et. le plateau 16, de part et d'autre de la came annulaire 18, pour contri buer à séparer l'un de l'autre de façon étan che le côté du refoulement et le. côté d'admis sion de la pompe et à empêcher les suinte ments.
Le carter d'admission 14 présente une surface d'extrémité plate, désignée par 76, se comportant comme -une paroi d'extrémité des tinée à coopérer avec les surfaces complémen taires plates de la came annulaire 18 et du rotor 20. Le plateau 16 est aussi pourvu d'une surface plate, indiquée en 78, qui en toure les bords de l'évidement -ouvert dudit plateau et coopère avec les surfaces complé mentaires plates opposées de la came annu laire 18 et du rotor 20.
La plaque 36 est éta blie de façon à s'ajuster exactement à l'inté rieur de la chambre de refoulement 54, de manière à empêcher les fuites en coopérant avec le joint 74.
La totalité de la surface de la plaque 36 qui est opposée à celle tournée vers la came annulaire 18 et le rotor 20 et qui est désignée par 80 est exposée à la pression du fluide refoulé contenu dans la chambre 54, afin que cette plaque soit maintenue en contact étan che au fluide avec la came annulaire et le rotor. Le jeu de travail qu'il est nécessaire de prévoir entre le rotor 20 et la surface 82 de la plaque 36 tournée vers le rotor 20, est assuré par une différence d'épaisseur entre la came annulaire et le rotor.
Le degré de jeu dépend de la construction de la plaque 36 et de la matière dont elle est faite, mais il est de l'ordre de quelques centièmes de milli mètre. Il y a lieu de noter que le seul support qui empêche cette plaque de se déplacer vers la droite est celui constitué par la portion de la came annulaire 18 contre laquelle le bord périphérique de ladite plaque est. poussé par le fluide sous pression contenu dans la chambre 54.
La portion restante ou centrale de la plaque est entièrement, libre de tout support tendant. .à l'empêcher de se déplacer axiale-ment vers la droite, en raison du jeu prévu entre cette plaque et le rotor, un tel Jeu az-ant été représenté d'une façon trPs exagérée à. la fig. 4. La plaque 36 est. faite d'une matière telle que la. fonte de fer, un alliage d'aluminium ou le bronze, et sa por tion non supportée est destinée à fléchir élas- tiquement dans une mesure prédéterminée, qui est fonction de la pression régnant sur le côté du refoulement de la pompe. On peut.
régler exactement. la. ligne de flexion et, l'am plitude de la flexion par le choix de la. forme et de l'épaisseur de la plaque, 'en tenant compte du type de matière dont. est faite la plaque, ainsi que des dimensions de la. pompe et des pressions auxquelles elle est soumise.
Le module d'élasticité de différentes matières, telles que la. fonte de fer qu'on utilise de pté- férenee pour la plaque, en raison de son prix peu élevé, est. connu et. on peut déterminer la courbe et l'amplitude .de la flexion en cons truisant la plaque de manière à satisfaire aux besoins de tout cas particulier. Ainsi, l'épais seur de la. plaque est déterminée jusqu'à un certain point par le jeu initial prévu entre le rotor et la. plaque. Plus le jeu est. grand et plus l'épaisseur de la plaque devra être réduite pour se prêter à une flexion plus grande.
On peut régler le rendement volumétri que de la. pompe en déterminant l'épaisseur de la plaque par rapport au jeu. Ainsi, le rendement volumétrique de pompes travail lant entre les limites d'une large échelle de pression peut être maintenu sensiblement. constant si l'on augmente légèrement le jeu du rotor et utilise une plaque un peu plus mince. La fig. 5 représente la flexion à, la quelle la plaque 36 a .été soumise sous l'effet d'un accroissement de la pression de travail, le jeu du rotor ayant été fortement. exagéré pour la clarté du dessin.
Lorsqu'on envisage d'inverser le sens fle rotation de l'arbre 38, on retourne bout. pour bout la came annulaire 18 et le rotor 20 por tant les palettes 22, afin que les trous à vis 82', 84, 86 et 88 de la. came annulaire<B>18</B> qri coïncidaient initialement avec les trous à vis 90, 92, 94 et 96, respectivement, du carter 14, coïncident respectivement. avec les trous 92. 90. 96 et 94 de ce carter.
Les chevilles :5 qui sont situées sur le diamètre faisant un angle de 45 degrés avec les axes de l'ellipse de la came, assurent l'alignement précis des pièces, afin que les lumières d'admission 32 du carter et. les ouvertures d'échappement 34 de la. plaque 36 coïncident, respectivement, avec les zones d'aspiration du fluide et les zones de refoulement du fluide des chambres de travail 28 et 30. Ces chevilles empêchent aussi qu'il se produise des erreurs lors du nouveau montage rendu nécessaire par le ren versement du sens de rotation de l'arbre.
Toutefois, ces chevilles ne sont. pas essentielles pour empêcher les erreurs susceptibles de se produire lors d'un changement de montage, si l'on adopte une autre forme de constru, - tion qui a été représentée par des lignes de traits discontinus à la. fi-. 6. Lorsque les lianes reliant les centres des trous 82', 84, 86 et 88 foi-ment un carré, il. est préférable de faire usage des chevilles pour éviter les risques d'erreur occasionnées par le nouveau montage effectué en vue d-'inv errer la rota tion et qui provoqueraient un déplacement incorrect du grand axe de l'ouverture ovale formée par la, paroi intérieure ovale 26 de la came annulaire.
Toutefois, lorsque les empla cements des trous de la came annu laire, du carter et du plateau d'extrémités sont situés, au sommet d'un rectangle, comme le montrent. les lignes clé traits diseontinus indiquées à la fi-. 6, les vis 56 jouent un double rôle en ce sens qu'elles servent non seulement à assembler le carter, la, came ct le plateau, mais aussi à. empêcher les erreurs susceptibles de se produire lors d'un change ment de montage.
De même, les vis peuv eut être situées aux sommets d'un carré si l'on donne au profil de la came, chi carter et. du plateau la forme d'Lm rectangle, comme le montrent. les lignes de traits discontinus à la fig. 6, afin d'éviter de telles erreurs. L'essen tiel est que les moyens d'alignement (chevil les, vis ou profils des organes) soient disposés symétriquement de part et d'autre d'un dia mètre faisant un angle de 45 degré avec les axes de l'ellipse .de la came.
Lorsque la pompe fonctionne, elle aspire du fluide provenant d'une source d'alimen tation de facon que ce fluide pénètre dans la tubulure d'adndssion 46 et. le conduit 48, (lui le délivre, par les lumières d'admission 32 aux zones d'aspiration du fluide des cham bres de travail 28 et 30.
Lorsque le rotor tourne, ses palettes transportent le fluide à l'intérieur des chambres de travail et l'amè nent. aux zones de refoulement du fluide des- dites chambres, d'où il est transféré par les ouvertures d'échappement 34 de la plaque 36 à la chambre de refoulement 54 et, de là, re foulé à la tubulure d'échappement 52.
La totalité de la surface 80 de la plaque 36 est exposée au fluide sous pression contenu dans la chambre 54 afin d'assurer le jeu con venable du rotor.
Comme cela est représenté d'une façon exagérée à la fig. 4, le pourtour de la plaque 36 est maintenu appliqué avec un contact étanche au fluide contre une portion de la came annulaire 18. Aux basses pressions, le jeu initial. du rotor ne varie pas. Toutefois, à mesure que la pression régnant dans la tu bulure d'échappement 52 augmente, la pres sions accrues correspondantes qui règnent dans la chambre 54 et agissent sur la surface non supportée 80 de la, plaque 36 provoquent une flexion de cette plaque vers le rotor, comme on le voit à la fig. 5, et diminuent ainsi le jeu du rotor, en même temps qu'elles le sollicitent en direction axiale vers la sur face d'extrémité 76 du carter 14.
Comme la surface 80 est exposée sur toute son étendue à la pression régnant dans la chambre 54, alors que la surface tournée vers le rotor est exposée non seulement à cette pression, mais aussi à la pression d'admission, il s'établit entre les forces une différence qui est en faveur de celle agissant sur la surface 80.A mesure que la pression du fluide que contient la chambre 54 augmente, la flexion de la plaque 36 augmente de manière à di minuer encore le jeu du rotor et à maintenir constant le rendement volumétrique de la pompe.
La présente pompe à palettes est non seu lement plus efficace que les pompes antérieu res du même type, mais son prix de revient. est considérablement réduit. La construction adoptée évite la nécessité de prévoir des pla ques d'appui de part et d'autre du rotor. Elle évite aussi la nécessité de monter la plaque 36 sur l'arbre ou de prévoir, pour le mon tage de cette plaque, des paliers propres à empêcher la perte d'efficacité résultant du frottement.. Le plateau d'extrémité 16, d'un prix peu élevé, permet de monter la plaque 36 dans une chambre convenablement attenante au rotor.
Il est facile d'enlever le plateau d'extrémité pour remplacer une plaque par une autre et, en outre, le carter et le plateau d'extrémité peuvent être réutilisés continuel lement avec des pièces de remplacement de la came annulaire, du rotor et des palettes.
La présente construction permet aussi de disposer les conduits d'admission d'un seul côté du rotor et de faire communiquer ces conduits directement avec les zones d'admis sion .du fluide, tandis que les ouvertures d'échappement à double rôle de la plaque<B>36</B> font communiquer directement les zones de refoulement du fluide de la section active et la chambre de refoulement avec le conduit d'échappement situé sur le côté opposé du rotor.