FR2470265A1

FR2470265A1 - IMPROVEMENTS ON DISTRIBUTION LIGHT FACES IN HYDRAULIC PUMPS AND MOTORS

Info

Publication number: FR2470265A1
Application number: FR8024840A
Authority: FR
Inventors: Kenneth John Ifield; Richard Joseph Ifield
Original assignee: Ifield Engineering Pty Ltd
Current assignee: Ifield Engineering Pty Ltd
Priority date: 1979-11-21
Filing date: 1980-11-19
Publication date: 1981-05-29
Also published as: JPH0134305B2; DE3043436A1; GB2064673A; JPS5696180A; FR2470265B1; CA1155004A; AU6408280A; GB2064673B; AU536164B2

Abstract

DANS UN MOTEUR OU POMPE HYDRAULIQUE COMPORTANT UN BARILLET 11 AVEC CYLINDRES ET LUMIERES 13 CORRESPONDANTES, CE BARILLET 11 TOURNANT CONTRE UN CORPS OU PLATEAU DISTRIBUTEUR FIXE 10, ON PREVOIT D'UNE PART DANS LE BARILLET DES PASSAGES 15 SITUES ENTRE LES CYLINDRES SUCCESSIFS ET QUI RELIENT LA CHAMBRE 25 DU CORPS A L'ESPACE INTERIEUR 21 DELIMITE PAR LES FACES ANNULAIRES D'ETANCHEITE, D'AUTRE PART DANS LE PLATEAU 10 D'AUTRES PASSAGES 19 REALISANT LA MEME LIAISON, DE SORTE QUE LORSQUE LE BARILLET TOURNE, L'HUILE CIRCULE EN REFROIDISSANT LES FACES D'ETANCHEITE FROTTANTES ET EN ELIMINANT LES PARTICULES SOLIDES. CES FACES PEUVENT AVOIR DES BORDS ONDULES POUR UN MEILLEUR REFROIDISSEMENT, LES PASSAGES 15 S'OUVRANT ALORS AU FOND DES CREUX OU LESDITES PARTICULES TENDENT A S'ACCUMULER.IN A HYDRAULIC MOTOR OR PUMP INCLUDING A BARREL 11 WITH CORRESPONDING CYLINDERS AND LIGHTS 13, THIS BARREL 11 TURNING AGAINST A FIXED DISTRIBUTOR BODY OR PLATE 10, THERE ARE ON THE ONE PART IN THE BARREL 15 PASSAGES LOCATED BETWEEN THE SUCCESSIVE CYLERS AND SUCCESSIVE CHAMBER 25 FROM THE BODY TO THE INTERIOR SPACE 21 DELIMED BY THE ANNULAR WATERPROOFING FACES, ON THE OTHER HAND IN THE PLATE 10 OTHER PASSAGES 19 REALIZING THE SAME CONNECTION, SO THAT WHEN THE BARREL TURNS, THE OIL CIRCULATES BY COOLING THE RUBBING WATERPROOFING FACES AND ELIMINATING SOLID PARTICLES. THESE FACES MAY HAVE WAVY EDGES FOR BETTER COOLING, THE PASSAGES 15 THEN OPENING AT THE BOTTOMS OF THE TROUGH WHERE THE SAID PARTICLES TEND TO ACCUMULATE.

Description

La présente invention a trait aux pompes et moteurs hydrauliques du genreThe present invention relates to hydraulic pumps and motors of the kind

dans lequel un barillet tournant creusé de cylindres renfermant des pistons comporte une face percée de lumières individuelles correspondantes et qui porte contre la face fixe d'un plateau distributeur pourvue de lumières d'entrée et de sortie. Elle se réfère particulièrement aux faces précitées, lesquelles sont ordinairement planes, mais peuvent également wherein a rotating barrel hollowed out of cylinders containing pistons has a face pierced with corresponding individual lights and which bears against the fixed face of a distributor plate provided with inlet and outlet lights. It particularly refers to the aforementioned faces, which are usually planar, but can also

se présenter sous forme sphérique ou conique. be in spherical or conical form.

Ces faces à lumières sont d'habitude substantiellement équilibrées au point de vue hydrostatique, mais elles sont chargées par ressorts de façon à se trouver en contact intime avec des fuites négligeables à partir des lumières à haute pression. D'ordinaire la face intéressée du barillet se présente sous la forme d'une bague annulaire percée d'orifices débouchant dans les cylindres, de sorte que finalement les orifices ou These light faces are usually substantially balanced from a hydrostatic point of view, but they are loaded by springs so as to be in intimate contact with negligible leaks from high pressure lights. Usually the interested face of the barrel is in the form of an annular ring pierced with orifices opening into the cylinders, so that ultimately the orifices or

lumières en question se trouvent bordés par d'étroites zones d'étanchéité. lights in question are bordered by narrow sealing areas.

Du fait du contact intime entre ces zones d'étanchéité à largeur réduite, si les fuites sont nulles, les surfaces intéressées s'échauffent considérablement et il est nécessaire d'utiliser des matériaux à coussinets éprouvés, par exemple l'un à grande dureté superficielle et l'autre Due to the intimate contact between these sealing zones of reduced width, if the leaks are zero, the surfaces concerned heat up considerably and it is necessary to use proven bearing materials, for example one with high surface hardness and the other

comportant un point de fusion moins élevé. with a lower melting point.

Ce qui limite surtout la vie utile de ces formes de pompes et This especially limits the useful life of these forms of pumps and

moteurs, ce sont les fuites au droit des lumières résultant de la déforma- engines, these are the leaks at the right of the lights resulting from the deformation

tion ou de l'usure des faces en vis-à-vis. L'invention vise à réaliser des moyens permettant de réduire cet inconvénient de courte durée de service. Le bord intérieur fermé de chacune des deux zones d'étanchéité annulaires en vis-à-vis est bien refroidi par le courant de liquide qui entre dans les lumières ou qui en sort. Les bords extérieurs des zones externes sont également refroidis de façon satisfaisante, dans ce cas par tion or wear of the facing faces. The invention aims to provide means making it possible to reduce this drawback of short service life. The closed inner edge of each of the two annular sealing zones opposite is well cooled by the current of liquid which enters or leaves the openings. The outer edges of the outer zones are also satisfactorily cooled, in this case by

le liquide se trouvant dans le carter ou corps de la pompe ou moteur. the liquid in the casing or body of the pump or motor.

Mais les bords intérieurs des zones d'étanchéité internes ne sont en contact qu'avec un très faible volume de liquide substantiellement statique qui entoure l'axe du barillet à cylindres. De ce fait elles fonctionnent à une température considérablement plus élevée que les zones externes, ce qui aboutit à une déformation thermique amenant les surfaces en vis-à-vis à prendre une forme légèrement convexe. Cela conduit à une augmentation des fuites au droit de la zone d'étanchéité externe, laquelle est en outre refroidie par cet écoulement alors que la plus forte charge superficielle sur les zones internes ne comportant pas de fuites aboutit However, the internal edges of the internal sealing zones are only in contact with a very small volume of substantially static liquid which surrounds the axis of the cylinder barrel. Therefore they operate at a temperature considerably higher than the external zones, which results in thermal deformation causing the facing surfaces to take a slightly convex shape. This leads to an increase in leaks in line with the external sealing zone, which is further cooled by this flow, while the highest surface charge on the internal zones without leaks leads to

à une nouvelle augmentation de température. to a new temperature increase.

L'invention vise à réaliser un courant de refroidissement approprié vers l'intérieur de la zone d'étanchéité interne en assurant ainsi des températures substantiellement régulières sur toute l'étendue de la face The invention aims to achieve an appropriate cooling current towards the interior of the internal sealing zone, thereby ensuring substantially regular temperatures over the entire extent of the face.

à lumières et en réduisant donc au minimum les déformations thermiques. with lights and therefore minimizing thermal deformation.

La cause principale de l'usure par abrasion entre les faces à lumières fixe et mobile est constituée par les petites particules solides que le liquide renferme et qui sont refoulées dans l'interface o elles viennent s'incruster dans la couche superficielle à faible dureté en provoquant ainsi l'usure de la contre-face dure. L'écoulement du liquide à travers les lumières assure l'entraînement des particules abrasives à partir des bords intérieurs adjacents des zones d'étanchéité, tandis que The main cause of abrasion wear between the fixed and movable light surfaces is the small solid particles that the liquid contains and which are forced back into the interface where they become embedded in the surface layer with low hardness in thus causing wear of the hard backing. The flow of liquid through the openings ensures the entrainment of the abrasive particles from the adjacent inner edges of the sealing zones, while

la force centrifuge les chasse des bordé extérieurs desdites zones. the centrifugal force drives them from the outer plating of said zones.

Toutefois cette force repousse les particules en question dans l'interface le long des bords intérieurs des zones d'étanchéité internes et ce However, this force repels the particles in question in the interface along the internal edges of the internal sealing zones and this

phénomène conduit à une abrasion importante. phenomenon leads to significant abrasion.

Un second objectif visé par les formes d'exécution préférées de la présente invention consiste à amener un courant de refroidissement vers les bords intérieurs des zones d'étanchéité internes de manière telle qu'il élimine les particules solides de celles-ci en faisant ainsi A second objective targeted by the preferred embodiments of the present invention consists in bringing a cooling current towards the inner edges of the inner sealing zones in such a way that it removes the solid particles from them by doing so.

disparaître la cause principale de l'usure par abrasion. disappear the main cause of abrasion wear.

La nécessité d'utiliser pour l'une des faces en présence un matériau à bas point de fusion entraîne d'autres sources de défauts, telles que l'érosion par cavitation des faces tendres, c'est-à-dire que lorsqu'une fuite commence vers une rainure radiale peu marquée, elle augmente rapidement du fait de l'érosion due à l'écoulement du liquide sous haute pression. Au point de vue idéal les deux faces devraient être faites en un matériau dur résistant à l'abrasion, mais cela n'est possible que si The need to use for one of the faces in the presence of a material with a low melting point leads to other sources of defects, such as the erosion by cavitation of the tender faces, that is to say that when a leak begins with a slightly marked radial groove, it increases rapidly due to erosion due to the flow of liquid under high pressure. Ideally both sides should be made of a hard abrasion resistant material, but this is only possible if

celles-ci sont continuellement refroidies sur la totalité de leur étendue. these are continuously cooled over their entire extent.

Un autre objectif visé par les formes d'exécution préférées de la présente invention consiste à permettre d'utiliser pour les faces à Another objective targeted by the preferred embodiments of the present invention consists in making it possible to use for the faces to

lumières deux matériaux durs se déplaçant l'un contre l'autre. lights two hard materials moving against each other.

L'invention concerne donc un moteur ou pompe hydraulique du type comprenant un barillet à cylindres monté à rotation dans une chambre d'un corps, ce barillet renfermant un certain nombre de pistons angulairement espacés les uns des autres, et comportant une face distributrice percée d'un même nombre de lumières qui correspondent aux cylindres, laquelle face porte contre la face fixe d'un bloc ou plateau distributeur pourvue The invention therefore relates to a hydraulic motor or pump of the type comprising a cylinder barrel rotatably mounted in a chamber of a body, this barrel containing a number of pistons angularly spaced from each other, and comprising a distributor face pierced with '' the same number of lights which correspond to the cylinders, which face bears against the fixed face of a block or distributor tray provided

de lumières d'entrée et de sortie angulairement écartées l'une de l'autre. of entry and exit lights angularly spaced from each other.

Conformément à l'invention il est prévu dans le barillet et le bloc ou plateau au moins un passage qui s'étend de ladite chambre à un espace situé radialement à l'intérieur de la face comportant les lumières des cylindres pour permettre ainsi au liquide de s'écouler de cette chambre vers ledit espace et inversement à travers les passages précités, tandis qu'au moins celui des passages qui est prévu dans le barillet communique avec ledit espace au voisinage immédiat du bord radialement le plus intérieur de la In accordance with the invention, there is provided in the barrel and the block or tray at least one passage which extends from said chamber to a space located radially inside the face comprising the openings of the cylinders so as to allow the liquid to flow from this chamber towards said space and vice versa through the aforementioned passages, while at least that of the passages which is provided in the barrel communicates with said space in the immediate vicinity of the radially innermost edge of the

face précitée comportant les lumières des cylindres. abovementioned face comprising the lights of the cylinders.

Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un moteur ou pompe de The appended drawing, given by way of example, will allow a better understanding of the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing. 1 is a longitudinal section of a motor or pump

type volumétrique suivant l'invention. volumetric type according to the invention.

Fig. 2 est une coupe de détail à plus grande échelle de la région d'interface du barillet et du bloc ou plateau distributeur suivant Fig. 2 is a detail section on a larger scale of the interface region of the barrel and of the next block or distributor tray

fig. 1.fig. 1.

Fig. 3 est une vue de la face à lumières du barillet à Fig. 3 is a view of the light side of the barrel at

cylindres, considérée suivant la ligne 3-3 de fig. 2. cylinders, considered along line 3-3 of fig. 2.

Fig. 4 est une vue semblable à celle de fig. 2, mais montrant Fig. 4 is a view similar to that of FIG. 2, but showing

une autre forme d'exécution de l'invention. another embodiment of the invention.

Fig. 5 est une vue semblable à celle de fig. 3, mais indiquant Fig. 5 is a view similar to that of FIG. 3, but indicating

une disposition différente de la face à lumières du barillet à cylindres. a different arrangement of the light side of the cylinder barrel.

Fig. 6 est une vue de la face fixe du bloc ou plateau distri- Fig. 6 is a view of the fixed face of the block or distribution plate

buteur, c'est-à-dire de celle complémentaire de la face mobile représentée stopper, that is to say, that complementary to the mobile face shown

en fig. 5.in fig. 5.

En référence au dessin, la pompe ou moteur représenté en fig. 1 et 2 comprend un bloc 10 formant plateau distributeur fixe contre lequel tourne un barillet à cylindres 11. Ce dernier est sollicité contre le bloc 10 par un ressort 12. Au cours de sa rotation les lumières 13 des divers cylindres qu'il comporte viennent successivement communiquer avec 0 une lumière d'entrée 8 et une lumière de sortie 9 prévues dans le bloc ou plateau fixe. On conna!t bien la disposition de base et le fonctionnement de ces appareils de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les décrire With reference to the drawing, the pump or motor shown in fig. 1 and 2 comprises a block 10 forming a fixed distributor plate against which rotates a cylinder barrel 11. The latter is biased against the block 10 by a spring 12. During its rotation the lights 13 of the various cylinders which it comprises come successively communicate with 0 an entry light 8 and an exit light 9 provided in the block or fixed plate. We know the basic layout and operation of these devices so there is no need to describe them.

davantage dans les présentes.more in this.

Dans une forme d'exécution préférée de l'invention des perçages radiaux 15 sont pratiqués entre les cylindres successifs du barillet 11, tandis qu'il est prévu des trous longitudinaux 16 qui débouchent dans les perçages radiaux précités. Les trous longitudinaux doivent préférablement couper les perçage radiaux légèrement dans le bord intérieur 17 de la zone d'étanchéité interne 18, de façon à collecter tous les déchets abrasifs que la force centrifuge amène à ce bord. Par ailleurs plusieurs perforations ou passages 19 sont établis dans le bloc ou plateau fixe 10 pour assurer une liaison entre le liquide se trouvant dans la chambre 20 du corps de l'appareil et un espace 21 situé Intérieurement aux zones d'étanchéité internes 18. Ces perforations peuvent par exemple être agencées obliquement par rapport aux surfaces distributrices comportant les lumières, comme montré en fig. 1 et 2, ou bien parallèlement à In a preferred embodiment of the invention, radial holes 15 are formed between the successive cylinders of the barrel 11, while longitudinal holes 16 are provided which open into the aforementioned radial holes. The longitudinal holes should preferably cut the radial holes slightly in the inner edge 17 of the internal sealing area 18, so as to collect all the abrasive waste that the centrifugal force brings to this edge. In addition, several perforations or passages 19 are established in the block or fixed plate 10 to ensure a connection between the liquid located in the chamber 20 of the body of the device and a space 21 located internally at the internal sealing zones 18. These perforations can for example be arranged obliquely with respect to the dispensing surfaces comprising the openings, as shown in fig. 1 and 2, or parallel to

celles-ci, ainsi qu'on l'a représenté en fig. 4. these, as shown in FIG. 4.

Pendant le fonctionnement de l'appareil, du fait de la rotation du liquide à l'intérieur du corps, il s'établit dans la masse de ce liquide un gradient de pression centrifuge. Celui-ci provoque un écoulement à travers les passages 19 vers l'intérieuri des zones d'étanchéité internes 18, le liquide étant ensuite chassé à travers les perçages radiaux 15 du During the operation of the device, due to the rotation of the liquid inside the body, a centrifugal pressure gradient is established in the mass of this liquid. This causes a flow through the passages 19 towards the interior of the internal sealing zones 18, the liquid then being expelled through the radial holes 15 of the

rotor ou barillet.rotor or barrel.

On réalise ainsi un courant de refroidissement qui circule de façon continue en éliminant les particules solides à partir de l'espace 21 A cooling current is thus produced which circulates continuously by eliminating the solid particles from the space 21

situé intér.-ieurement par rapport aux zones d'étanchéité internes 18. located internally in relation to the internal sealing zones 18.

Cette forme d'exécution préférée assure donc les deux premiers objectifs This preferred embodiment therefore ensures the first two objectives

mentionnés plus haut.mentioned above.

Dans une autre forme d'exécution préférée les zones d'étanchéité tournantes interne et externe, respectivement 22 et 23, comportent dans le sens radial la forme ondulée représentée en fig. 5, de sorte qu'il n'existe pas de ligne de contact circulaire continue entre les faces en vis-à-vis au cours de la rotation. De cette manière toute l'étendue superficielle de la face est continuellement refroidie en-passant sur des In another preferred embodiment, the internal and external rotary sealing zones, respectively 22 and 23, comprise in the radial direction the corrugated shape shown in FIG. 5, so that there is no continuous circular contact line between the facing faces during the rotation. In this way the entire surface area of the face is continuously cooled by passing over

surfaces frakchement mouillées du bloc ou plateau fixe. freshly wetted surfaces of the block or fixed tray.

Dans leur application à cette conformation ondulée des zones d'étanchéité, les trous longitudinaux 16 qui aboutissent aux perçages In their application to this corrugated conformation of the sealing zones, the longitudinal holes 16 which lead to the bores

radiaux 15 du rotor.li, sont préférablement établis de façon à correspon- radial 15 of the rotor.li, are preferably established so as to correspond

dre au plus grand rayon du bord ondulé intérieur 24, c'est-à-dire aux dre to the largest radius of the inner wavy edge 24, i.e. to

points ou les particules solides tendraient autrement à s'accumuler. points or solid particles would otherwise tend to accumulate.

De préférence la surface du plateau fixe doit être traitée au jet pour devenir rugueuse comme montré en fig. 6, ou bien de minimes dépressions doivent y être réalisées par d'autres moyens, de manière que de petites poches de liquide viennent passer dans l'interface. Toute élévation de température provoque la dilatation ou la vaporisation du liquide renfermé par ces dépressions, ce qui écarte très légèrement les deux faces en Preferably the surface of the fixed plate must be treated with a jet to become rough as shown in fig. 6, or else minimal depressions must be produced there by other means, so that small pockets of liquid pass through the interface. Any rise in temperature causes the liquid contained in these depressions to expand or vaporize, which slightly spreads the two sides in

présence et évite la formation de liaisons métalliques. presence and avoids the formation of metallic bonds.

L'on revêt de préférence l'une des faces d'étanchéité, ou bien les deux, par le moyen d'un matériau très dur à point de fusion élevé, tel One or both of the sealing faces is preferably coated by means of a very hard material with a high melting point, such as

que le carbure de tungstène.than tungsten carbide.

Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a It should also be understood that the above description has not

été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécu- has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention from which one would not depart by replacing the details of execution.

tion décrits par tous autres équivalents. tion described by all other equivalents.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1. Hydraulic pump or motor, of the type comprising a cylinder barrel rotatably mounted in a chamber of the body of the apparatus, this barrel containing a number of pistons angularly spaced from one another, and comprising a distributor face pierced with the same number of lights which correspond to the cylinders which face bears against the face of a block or fixed distributor plate, itself pierced with angularly spaced inlet and outlet lights, characterized in that at least one passage in said barrel and in said tray block, each of these passages extending from the chamber of the body of the apparatus to a space situated radially inside the face comprising the lights of the cylinders so as to allow liquid to flow through it from the chamber to the aforementioned space and vice versa, while that at least of said passages which corresponds to the barrel communicates with said space at a point closely adjacent to the bo rd innermost in the radial direction of the aforementioned face comprising the

cylinder lights.

2. Hydraulic pump or motor according to claim 1, characterized in that the passage provided in the barrel at least partly exceeds

in the face with the cylinder lights.

3. Pump or hydraulic motor according to claim 1, characterized

in that there is provided a plurality of passages.

4. Pump or hydraulic motor according to claim 3, characterized in that the passages provided in the barrel are defined by radial holes which extend therein between the cylinder openings, each of said radial passages communicating with a hole

longitudinal which opens in the aforementioned space.

5. Hydraulic pump or motor according to claim 4, characterized in that the longitudinal hole protrudes at least partially in the face

feature cylinder lights.

6. Hydraulic pump or motor according to claim 3, characterized in that each of the passages provided in the fixed tray block is defined by two perforations which extend obliquely with respect to the axis of the

S barrel.

7. Pump or hydraulic motor according to claim 1, characterized in that the radially innermost edge of the face comprising the lumens of the cylinders and which bears against the face of the block or fixed distributor plate, is not circular, in rourcivrAnt Pt dero ,, vrAnt

thus alternately parts of this face of the block or plate.

8. Pump or hydraulic motor according to claim 7, characterized in that the radially outermost edge of the face comprising the lumens of the cylinders and which bears against the face of the block or fixed distributor plate is also non-circular by covering and uncovering

thus alternately parts of this face of the block or plate.

9. Pump or hydraulic motor according to claim 8, characterized in that the aforementioned inner and outer edges deviate sufficiently from the circular shape to reveal in at most one revolution of the barrel the entire range of the bearing surface of the face of the fixed block or distributor plate which extends from the radially innermost and outermost edges of this face of the block or plate respectively up to the radially innermost and outermost limit of the

cylinder lights.

10. Hydraulic pump or motor according to claim 7, character-

laughed in that there is a plurality of passages and in that those of the barrel communicate with the space located in the immediate vicinity of the radially outermost part of the innermost edge of the

face with the cylinder lights.

11. Hydraulic pump or motor according to claim 10, characterized in that the barrel passages extend at least in

part in the face comprising the lights of the cylinders.

12. Hydraulic pump or motor according to any one of

Claims 10 and 11, characterized in that the edge radially

the interior of the face comprising the cylinder openings is of wavy shape and thus comprises, angularly distributed in a regular manner, ridges which extend outwards and depressions oriented inwards over the entire peripheral extent of said edge , the barrel comprising the same number of passages which correspond to the ridges and each of these passages communicating with the aforementioned interior space at

immediate vicinity of one of said ridges.