EP0123579A1 - Dispositif pour la compensation hydrostatique de pompes et moteurs hydrauliques du type à engrenage - Google Patents

Dispositif pour la compensation hydrostatique de pompes et moteurs hydrauliques du type à engrenage Download PDF

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EP0123579A1
EP0123579A1 EP84400565A EP84400565A EP0123579A1 EP 0123579 A1 EP0123579 A1 EP 0123579A1 EP 84400565 A EP84400565 A EP 84400565A EP 84400565 A EP84400565 A EP 84400565A EP 0123579 A1 EP0123579 A1 EP 0123579A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0023—Axial sealings for working fluid
    • F04C15/0026—Elements specially adapted for sealing of the lateral faces of intermeshing-engagement type machines or pumps, e.g. gear machines or pumps

Definitions

  • the present invention relates to gear pumps or motors whose pinions carried by shafts are arranged between two bearings which are applied under pressure against the lateral faces of the pinions.
  • compensation chambers are delimited by partitions placed in grooves, these partitions forming in a way joints between the pads and the covers. It is the same in French patent 1,598,392 which uses seals arranged in grooves of the pump or motor body, these seals delimiting chambers of complex shape in which liquid is brought to a pressure which corresponds to that which is exerted on the opposite face of the bearing, that is to say that turned towards the pinions.
  • the invention solves this problem by making it possible to exert compensating pressures over the entire useful surface of the bearings of a pump or of a motor, regardless of the direction of rotation of the pinions.
  • the device for hydrostatic compensation of hydraulic pumps and motors of the gear type in which two engaged pinions are mounted on shafts which are supported by bearings or bearings which can slide inside the cavity d '' a pump or motor body closed on its lateral sides by covers, compensation chambers being provided between the bearings and the covers, is characterized in that said chambers are delimited by grooves respectively formed in the opposite faces of the pads and covers, a part of one side of the grooves provided in the bearings being aligned with one side of the grooves provided in the corresponding cover and deformable seals being disposed in said grooves.
  • Fig. 1 is a cross section of a hydraulic pump or gear motor of a type applying the invention.
  • Fig. 2 is a section seen substantially along line II-II of FIG. 1.
  • Fig. 3 is a partial section, partly schematic, seen substantially along line III-III of FIG. 2.
  • Fig. 4 is a very enlarged section of a detail of FIG. 3.
  • Fig. 5 is an elevation of one of the covers that includes the pump or motor of the previous figures.
  • Fig. 6 is a section taken along line VI-VI of FIG. 5.
  • the pump comprises a body 1 delimiting a cavity 2 of ovoid shape.
  • the body 1 is closed on each of its two sides by covers 3, 4 which are connected to the body 1 by centering pins 5.
  • the cavity 2 contains bearings or bearings 6, 7 which can slide in the cavity 2 with gentle friction .
  • the bearings 6, 7 support shafts 8 and 9 on which pinions 10 and 11 are fixed.
  • the shaft 8 constitutes the driving shaft and projects from the cover 3 while the shaft 9 is completely included inside the pump.
  • a seal 10a is provided on the shaft 8 to prevent any leakage of working liquid.
  • conduits 12 pass through the bearings to put the intents of the pinions 10, 11 into communication with the very thin space which separates the other side of the pads from the covers.
  • the intake 12a and discharge 12b conduits are also placed in communication with the space between the covers and the bearings.
  • Each space between each pad and each corresponding cover is delimited by seals to correspond to the zones of different pressures.
  • Fig. 2 shows an annular seal 13 ensuring the seal between the cover 4 and the body 1 of the seal 14, 14a for upper and lower compensation chambers 15, respectively 15a, a median seal 16 corresponding to the engagement part of the pinions and two bilateral seals 17, 17a which delimit compensation, inlet and outlet zones.
  • the annular seal 13 is arranged in a groove 131 (fig. 5) formed in each cover which also has grooves 14 1 , 14a 1 for the seals 14, 14a.
  • Grooves 171, respectively 17a 1 are provided in the face of each pad 6, 7 facing the corresponding cover, one of the edges of the grooves 17a 1 being aligned with the edges of the grooves 14 1 , 14a 1 and with the edges of the groove 161 containing the middle seal 16.
  • FIG. 4 shows, by way of example and to illustrate the arrangement of the various joints described, two grooves A and B each containing a joint A respectively B 1 , these grooves being provided one in a cover C, the other in a pad D.
  • Fig. 4 also shows that the grooves can be at a sharp angle because it is advantageous, according to the invention, that the pressure which is exerted in the space separating the cover of the bearing is exerted even inside the spokes nures and, therefore, tends to apply the seal contained in each groove on the face of the opposite element, that is to say that the seal applied against the bearing is tight, or even deformed, in the groove of the cover which contains it and vice versa.
  • the parts of the seals A 1 and B 1 each contain a side seal A ", respectively B", for example made of polyamide, when the seals are made of elastomer.
  • the above linings be made of a harder material than that of the seals but having a low coefficient of friction so that said linings cannot undergo an extrusion effect due to the pressure which s 'exercises on the joints.
  • the grooves 17 1 , 17a 1 containing the seals 17, 17a are erased at their ends as shown at 18 in FIG. 2 and that the elastomer part A 1 forms a heel 18 1 to ensure that the pressures exerted in the compensation, inlet and outlet chambers always tend to maintain the lining A "against the external edge of the groove while the heel 18 1 is itself applied against the internal wall of the ovoid cavity 2.

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Abstract

Le dispositif pour la compensation hydrostatique de pompes et de moteurs hydrauliques à engrenages comprend des chambres de compensation délimitées par des rainures (A, B) respectivement pratiquées dans les faces en regard de coussinets (D) et couvercles (C), une partie d'un côté des rainures prévues dans les coussinets étant alignée avec un côté des rainures prévues dans le couvercle correspondant et des joints d'étanchéité déformables (A1, B1) étant disposés dans lesdites rainures.

Description

  • La présente invention concerne les pompes ou moteurs à engrenages dont les pignons portés par des arbres sont disposés entre deux coussinets qui sont appliqués sous pression contre les faces latérales des pignons.
  • La technique antérieure a enseigné de nombreux moyens pour appliquer sur les coussinets des forces dites de compensation et le plus souvent la technique antérieure prévoit de délimiter des chambres de compensation entre les coussinets et des couvercles fermant le corps de pompe ou de moteur sur ses côtés latéraux.
  • Dans certaines publications, par exemple dans le brevet US-A-3 473 476, des chambres de compensation sont délimitées par des cloisons mises en place dans des rainures, ces cloisons formant en quelque sorte joints entre les coussinets et les couvercle. Il en est de même dans le brevet français 1 598 392 qui met en oeuvre des joints disposés dans des rainures du corps de pompe ou de moteur, ces joints délimitant des chambres de forme complexe dans lesquelles du liquide est amené à une pression qui correspond à celle qui s'exerce sur la face opposée du coussinet, c'est-à-dire celle tournée vers les pignons.
  • D'autres publications montrent encore des joints et chambres analogues. C'est le cas, en particulier, des brevets US-A-3 482 524 et 3 142 260.
  • La Demanderesse a elle-même enseigné, en particulier dans son brevet français 73.02257, une disposition analogue dans laquelle un joint est prévu soit dans les coussinets, soit dans le couvercle pour délimiter des chambres de compensation.
  • Les dispositions ci-dessus donnent généralement satisfaction mais se sont révélées imparfaites pour des pompes ou moteurs hydrauliques travaillant sous très haute pression. En effet, les joints et les cloisons pour les maintenir constituent des ensembles généralement fragiles. De plus, lorsque des cloisons sont prévues, cela limite la surface sur laquelle peut s'exercer la pression de compensation.
  • L'invention résout ce problème en permettant d'exercer des pressions de compensation sur toute la surface utile des coussinets d'une pompe ou d'un moteur et cela quel que soit le sens de rotation des pignons.
  • Conformément à l'invention, le dispositif pour la compensation hydrostatique de pompes et moteurs hydrauliques du type à engrenages dans lesquels deux pignons en prise sont montés sur des arbres qui sont supportés par des coussinets ou paliers pouvant coulisser à l'intérieur de la cavité d'un corps de pompe ou de moteur fermé sur ses côtés latéraux par des couvercles, des chambres de compensation étant prévues entre les coussinets et les couvercles, est caractérisé en ce que lesdites chambres sont délimitées par des rainures respectivement pratiquées dans les faces en regard des coussinets et couvercles, une partie d'un côté des rainures prévues dans les paliers étant alignée avec un côté des rainures prévues dans le couvercle correspondant et des joints d'étanchéité déformablesétant disposés dans lesdites rainures.
  • Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.
  • Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé.
  • La fig. 1 est une coupe transversale d'une pompe ou moteur hydraulique à engrenages d'un type faisant application de l'invention.
  • La fig. 2 est une coupe vue sensiblement suivant la ligne II-II de la fig. 1.
  • La fig. 3 est une coupe partielle, en partie schématique, vue sensiblement suivant la ligne III-III de la fig. 2.
  • La fig. 4 est une coupe très agrandie d'un détail de la fig. 3.
  • La fig. 5 est une élévation d'un des couvercles que comporte la pompe ou moteur des figures précédentes.
  • La fig. 6 est une coupe vue suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
  • La description qui suit se réfère à une pompe hydraulique à engrenages qui est constituée pour pouvoir fonctionner dans l'un et l'autre des deux sens de rotation possibles. Tout ce qui suit s'applique de la même façon à un moteur hydraulique et, le cas échéant, à une pompe ou à Un moteur hydraulique destiné à fonctionner seulement dans un seul sens de rotation. La seule différence existant avec la pompe décrite réside dans la conformation différente que présenteraient alors les chambres ou espaces dits de compensation, cette conformation des chambres ou espaces de compensation propres à un moteur ou une pompe tournant dans un seul sens de rotation étant décrite dans de nombreux documents de la technique.
  • La pompe comporte un corps 1 délimitant une cavité 2 de forme ovoïde.
  • Le corps 1 est fermé sur chacun de ses deux côtés par des couvercles 3, 4 qui sont reliés au corps 1 par des pions de centrage 5. La cavité 2 contient des coussinets ou paliers 6, 7 pouvant coulisser dans la cavité 2 à frottement doux. Les coussinets 6, 7 supportent des arbres 8 et 9 sur lesquels sont calés des pignons 10 et 11.
  • Dans le cas de la pompe décrite, l'arbre 8 constitue l'arbre menant et fait saillie du couvercle 3 tandis que l'arbre 9 est complètement inclus à l'intérieur de la pompe. Un joint d'étanchéité 10a est prévu sur l'arbre 8 pour éviter toute fuite de liquide de travail.
  • Pour que les coussinets 6, 7 soient toujours maintenus appliqués contre les faces latérales des pignons 10, 11 de la pompe, des conduits 12 traversent les coussinets pour mettre en communication les entredents des pignons 10, 11 avec l'espace de très faible épaisseur qui sépare l'autre face des coussinets des couvercles. De même, si l'on considère le sens de circulation du liquide de travail illustré par la flèche f de la fig. 2, les conduits d'admission 12a et de refoulement 12b sont également mis en communication avec l'espace compris entre les couvercles et les paliers.
  • Chaque espace compris entre chaque coussinet et chaque couvercle correspondant est délimité par des joints pour correspondre aux zones de pressions différentes.
  • La fig. 2 montre un joint annulaire 13 assurant l'étanchéité entre le couvercle 4 et le corps 1 du joint 14, 14a pour des chambres de compensation supérieure et inférieure 15, respectivement 15a, un joint médian 16 correspondant à la partie d'engrènement des pignons et deux joints 17, 17a bilatéraux qui délimitent des zones de compensation, d'admission et de refoulement.
  • Dans le mode de réalisation représenté, le joint annulaire 13 est disposé dans une rainure 131 (fig. 5) pratiquée dans chaque couvercle qui présente également des rainures 141, 14a1 pour les joints 14, 14a.
  • Des rainures 171, respectivement 17a1, (fig. 2), sont prévues dans la face de chaque coussinet 6, 7 tourné vers le couvercle correspondant, l'un des bords des rainures 17a1 étant aligné avec des bords des rainures 141, 14a1 et avec des bords de la rainure 161 contenant le joint médian 16.
  • Cette disposition apparaît particulièrement à la fig. 4 qui montre, à titre d'exemple et pour illustrer la disposition des différents joints décrits, deux rainures A et B contenant chacune un joint A respectivement B1, ces rainures étant prévues l'une dans un couvercle C, l'autre dans un coussinet D.
  • On voit à la fig. 4 que les côtés A', B' des rainures pratiquées dans le couvercle et dans le coussinet sont rigoureusement alignés.
  • La fig. 4 montre, aussi, que les rainures peuvent être à angle vif car il est avantageux, selon l'invention, que la pression qui s'exerce dans l'espace séparant le couvercle du coussinet s'exerce même à l'intérieur des rainures et, par conséquent, tende à appliquer le joint contenu dans chaque rainure sur la face de l'élément opposé, c'est-à-dire que le joint appliqué contre le coussinet est serré, voire déformé, dans la rainure du couvercle qui le contient et réciproquement. Les parties des joints A1 et B1 contiennent chacune une garniture latérale A", respectivement B", par exemple fabriquée en polyamide, lorsque les joints sont en élastomère. Il est important, de toute façon, que les garnitures ci-dessus soient en une matière plus dure que celle des joints mais présentant un faible coefficient de friction afin que lesdites garnitures ne puissent pas subir un effet d'extrusion dû à la pression qui s'exerce sur les joints.
  • Comme cela ressort de ce qui précède, en fonctionnement, des pressions différentielles sont développées de façon connue dans les différentes chambres de compensation, et ces pressions s'exercent sur toute la surface des parties des couvercles et coussinets se faisant face sans qu'iln'yait aucune interruption dans les forces de compensation développées. Par ailleurs, les joints étant disposés dans des rainures complémentaires prévues respectivement dans les couvercles et les coussinets, il en résulte un bon maintien des joints sans aucun risque que les pressions développées dans les chambres de compensation puissent endommager des parties fragiles puisque toute cloison est supprimée, l'isolation entre les chambres de compensation contiguës se faisant seulement par les joints.
  • Il est avantageux que les rainures 171, 17a1 contenant les joints 17, 17a soient effacées à leurs extrémités comme montré en 18 à la fig. 2 et que la partie en élastomère A1 forme un talon 181 pour faire en sorte que les pressions qui s'exercent dans les chambres de compensation, d'admission et de refoulement tendent toujours, à maintenir la garniture A" contre le bord externe de la rainure tandis que le talon 181 est lui-même appliqué contre la paroi interne de la cavité ovoïde 2.
  • L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, la conformation des chambres de compensation peut être quelconque de même que leur nombre.

Claims (5)

1 - Dispositif pour la compensation hydrostatique de pompes et de moteurs hydrauliques du type à engrenages dans lesquels deux pignons en prise sont montés sur des arbres qui sont supportés par des coussinets ou paliers pouvant coulisser à l'intérieur de la cavité d'un corps de pompe, ou de moteur fermé sur ses côtés latéraux par des couvercles, des chambres de compensation étant prévues entre les coussinets et les couvercles, caractérisé en ce que lesdites chambres sont délimitées par des rainures (A, B), respectivement pratiquées dans les faces en regard de coussinets (D) et couvercles (C), une partie d'un côté des rainures prévues dans les coussinets étant alignée avec un côté des rainures prévues dans le couvercle correspondant et des joints d'étanchéité déformables (A1, B1) étant disposés dans lesdites rainures.
2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures sont à angle vif de façon que les pressions s'exerçant dans les chambres de compensation délimitées par les joints s'appliquent à l'intérieur des rainures sur lesdits côtés.
3 - Dispositif suivant l'une des revendications! et 2, caractérisé en ce que le côté des joints prenant appui sur le côté aligné des rainures est muni de garnitures indéformables.
4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que celle des rainures (17, 18) qui ouvre jusqu'à la paroi de la cavité du corps de pompe ou de moteur présente une embouchure évasée (18) tandis que le joint représente, à ce niveau, un talon (181) .
5 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les chambres délimitées par les rainures à bord aligné communiquent respectivement par des canaux traversant les coussinets avec les entredents des pignons ainsi qu'avec les conduits d'admission et de refoulement.
EP84400565A 1983-03-22 1984-03-20 Dispositif pour la compensation hydrostatique de pompes et moteurs hydrauliques du type à engrenage Expired EP0123579B1 (fr)

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