FR2612572A1

FR2612572A1 - FLUIDIC DEVICE WITH ROTARY PALLET WITHOUT INTERNAL SEAL

Info

Publication number: FR2612572A1
Application number: FR8703745A
Authority: FR
Inventors: Patrick Garceau; Serge Legrand
Original assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Current assignee: Societe Europeenne de Propulsion SEP SA
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1988-09-23
Anticipated expiration: 2007-03-18
Also published as: DK150188A; NO881181D0; DE3865470D1; PT86953A; IE880639L; ATE68567T1; NO171872B; IE60733B1; ES2026665T3; NO881181L; FR2612572B1; EP0283380B1; EP0283380A3; DK150188D0; PT86953B; NO171872C; EP0283380A2; DK165706B; DK165706C

Abstract

The invention relates to a fluid-operated rotary-vane device (actuator or pump), comprising a casing (3) traversed by a rotary shaft (1). A double vane (6, 6'), capable of rotating with the shaft, and two fixed partitions (5, 5') determine inside the casing two chambers (4a1, 2, 4b1, 2) of a complementarily variable volume. The vane is formed by a parallelepipedal bar attached to the shaft (1), which shaft is entirely cylindrical. The partitions (5, 5') are integral with a cover plate belonging to the casing. A very low level of inter-chamber leakage is maintained without an internal seal.

Description

Dispositif fluidique à palette rotative sans joint d'étanchéité interne LaRotary vane fluidic device without internal seal La

présente invention se rapporte à un dispositif fluidique à palette rotative, destiné à être utilisé soit en tant que moteur (vérin rotatif), soit en tant que récepteur (pompe à actionnement alternatif), comprenant un carter fixe traversé par un arbre tournant autour de son axe et portant ladite palette, tandis que l'espace intérieur au carter, formant un volume annulaire de révolution autour de l'arbre, dont la section par un plan radial est rectangulaire et qui est limité par deux surfaces de base annulaires planes et deux surfaces cylindriques coaxiales, respectivement intérieure et extérieure, est partagé en deux chambres de volume compLémentairement variable par une cloison radiale, fixe par rapport au carter, et par ladite palette, mobile present invention relates to a fluidic device with rotary vane, intended to be used either as a motor (rotary actuator), or as a receiver (reciprocating pump), comprising a fixed casing traversed by a rotating shaft around its axis and carrying said pallet, while the space inside the casing, forming an annular volume of revolution around the shaft, the section of which by a radial plane is rectangular and which is limited by two flat annular base surfaces and two surfaces cylindrical coaxial, respectively interior and exterior, is divided into two chambers of complementary volume by a radial partition, fixed relative to the casing, and by said pallet, mobile

en rotation avec l'arbre.rotating with the shaft.

On connaît des dispositifs de ce genre, utilisables notamment en tant que vérins rotatifs, dans lesquels la palette et la cloison précitées sont munies d'un joint d'étanchéité respectif dans le but d'éviter toute fuite de fluide (liquide hydraulique ou Devices of this type are known, which can be used in particular as rotary actuators, in which the aforementioned pallet and partition are provided with a respective seal in order to avoid any leakage of fluid (hydraulic fluid or

gaz) entre les chambres.gas) between the rooms.

La présence de tels joints d'étanchéité interne présente plusieurs inconvénients: soumis à usure, ils sont cause de dérive dans le temps des performances du dispositif, ainsi que de pollution du fluide utilisé; en outre, ils constituent des organes de forme spéciale, de montage et de contrôle complexes et de prix élevés. Il importe toutefois d'éliminer le mieux possible toute fuite de fluide entre chambres, cni affecterait nécessairement la précision et la raideur hydrauliqLe du dispositif. Le phénomène de fuite interne doit donc être maîtrisé afin d'en limiter l'importance et d'en réduire la dispersion sur une série de dispositifs. La présente invention a pour but de perfectionner un dispositif fluidique du genre considéré de façon à permettre l'omission de tout joint interne, le taux de fuite entre chambres The presence of such internal seals has several drawbacks: subject to wear, they cause the performance of the device to drift over time, as well as pollution of the fluid used; moreover, they constitute bodies of special shape, of complex assembly and control and high prices. However, it is important to eliminate as much as possible any leakage of fluid between chambers, this would necessarily affect the precision and the hydraulic stiffness of the device. The phenomenon of internal leakage must therefore be controlled in order to limit its importance and reduce its dispersion over a series of devices. The present invention aims to improve a fluidic device of the kind considered so as to allow the omission of any internal seal, the leakage rate between chambers

étant toutefois maintenu à un très faible niveau. being however kept at a very low level.

Selon l'invention, la palette rotative est constituée par l'extrémité d'un barreau de forme sensiblement parallélépipédique rapporté sur l'arbre et monté dans un logement creusé radialement dans celui-ci, 'la surface latérale de l'arbre étant usinée cylindriquement avant montage de la palette, tandis que cette dernière est usinée de façon à présenter une épaisseur - suivant la direction de l'axe de l'arbre - égale, à un très faible jeu près, à la distance séparant les deux surfaces annulaires planes limitant l'espace annulaire dans cette même direction, ainsi qu'une longueur et une conformation cylindrique de son extrémité telles que, après montage de la palette sur l'arbre, la surface de son extrémité soit située sur un cylindre de révolution coaxial à l'arbre et de rayon égal, à un très faible jeu près, à celui de la According to the invention, the rotary vane is formed by the end of a bar of substantially parallelepipedal shape attached to the shaft and mounted in a housing hollowed out radially therein, the lateral surface of the shaft being machined cylindrically before assembly of the pallet, while the latter is machined so as to have a thickness - in the direction of the axis of the shaft - equal, with very little play, to the distance separating the two flat annular surfaces limiting the annular space in this same direction, as well as a length and a cylindrical conformation of its end such that, after mounting the pallet on the shaft, the surface of its end is located on a cylinder of revolution coaxial with shaft and radius equal, except for a very small clearance, to that of the

surface cylindrique limitant extérieurement l'espace annulaire. cylindrical surface externally limiting the annular space.

Quant à la cloison, elle est usinée de façon à présenter une épaisseur suivant la direction de l'axe - égale, à un très faible jeu près, à la distance séparant les deux surfaces annulaires précitées, ainsi qu'une conformation cylindrique de ses bords radialement contigus à l'arbre et au carter telle que, après assemblage des éléments constitutifs du dispositif, les surfaces de ces bords soient situées sur des cylindres de révolution coaxiaux à l'arbre et de rayons respectivement égaux, à un très faible jeu près, à ceux des surfaces cylindriques limitant extérieurement et intérieurement l'espace annulaire. En conséquence, dans le dispositif assemblé, la palette et la cloison assurent, sans joints d'étanchéité, des fuites de fluide As for the partition, it is machined so as to have a thickness in the direction of the axis - equal, with very little play, to the distance separating the two annular surfaces mentioned above, as well as a cylindrical conformation of its edges radially contiguous to the shaft and to the casing such that, after assembly of the constituent elements of the device, the surfaces of these edges are located on cylinders of revolution coaxial with the shaft and of radii respectively equal, to a very small clearance, to those of cylindrical surfaces externally and internally limiting the annular space. Consequently, in the assembled device, the pallet and the partition ensure, without seals, fluid leaks

négligeables d'une chambre à l'autre de l'espace annulaire. negligible from one room to another of the annular space.

Le fait de dissocier l'arbre et la palette en deux pièces distinctes permet de donner aisément à l'arbre une surface cylindrique de révolution extrêmement précise, ce qui n'est pas possible lorsque l'arbre et la palette sont constitués par une pièce unique. En outre, cette même caractéristique conduit à une conformation géométriquement parfaite de l'arête des angles rentrants qui apparaissent entre la surface de l'arbre et les deux faces de La palette perpendiculaires à l'axe de celui-ci, alors qu'un angle rentrant ne peut être usiné sur une pièce monobloc de façon parfaite. C'est pourquoi on a constaté que les fuites localisées aux arêtes de raccordement ou aux discontinuités des surfaces des éléments d'un dispositif à palette rotative sont les plus délicates à maîtriser. La réalisation en deux pièces rapportées de l'arbre et de la palette, jointe à la simplification des formes de ces deux pièces, a pour effet de Limiter les risques The fact of dissociating the shaft and the pallet into two distinct parts makes it possible to easily give the tree a cylindrical surface of extremely precise revolution, which is not possible when the shaft and the pallet are constituted by a single part . In addition, this same characteristic leads to a geometrically perfect conformation of the edge of the re-entrant angles which appear between the surface of the tree and the two faces of the palette perpendicular to the axis thereof, whereas an angle re-entering cannot be machined on a single piece in a perfect way. This is why it has been found that leaks located at the connection edges or discontinuities of the surfaces of the elements of a device with a rotary vane are the most difficult to control. The realization in two added parts of the shaft and the pallet, joined to the simplification of the forms of these two parts, has the effect of limiting the risks

de fuites localisées.localized leaks.

Dans une forme d'exécution avantageuse, le carter est composé d'un corps en forme de cloche et d'un flasque rapporté sur le corps, tandis que la cloison fixe est formée d'une seule pièce avec le flasque. Ainsi, la position de la cloison est fermement définie. En outre, aucune fuite ne peut évidemment apparaître entre In an advantageous embodiment, the casing is composed of a bell-shaped body and a flange attached to the body, while the fixed partition is formed in one piece with the flange. Thus, the position of the partition is firmly defined. In addition, no leakage can obviously appear between

la cloison et le flasque.the partition and the flange.

Plus particulièrement, Le corps peut comporter un premier alésage définissant la surface cylindrique limitant extérieurement l'espace annulaire, et un deuxième alésage de même axe que le précédent, mais de rayon inférieur, permettant le passage de l'arbre hors de l'espace annulaire, ces deux alésages se raccordant par un épaulement annulaire de plan perpendiculaire audit axe, lequel forme l'une des surfaces de base de l'espace annulaire, tandis que le flasque comporte, entourant coaxialement un alésage central de passage de l'arbre, une première surface annulaire plane qui forme l'autre surface de base de l'espace annulaire et de laquelle fait saillie la cloison, limitée radialement par des surfaces de rayons respectivement égaux aux rayons limites de ladite première surface annulaire celle-ci étant entourée d'une deuxième surface annulaire plane s.r laquelle repose le corps après assemblage, le corps et le flasque assemblés admettant le même axe, coïncidant avec l'axe de l'arbre, grâce à des moyens de More particularly, The body may include a first bore defining the cylindrical surface externally limiting the annular space, and a second bore of the same axis as the previous one, but of smaller radius, allowing the shaft to pass out of the annular space , these two bores being connected by an annular shoulder of plane perpendicular to said axis, which forms one of the base surfaces of the annular space, while the flange comprises, coaxially surrounding a central bore for passage of the shaft, a first planar annular surface which forms the other base surface of the annular space and from which the partition projects, radially limited by surfaces of radii respectively equal to the limit radii of said first annular surface, the latter being surrounded by a second flat annular surface on which rests the body after assembly, the body and the assembled flange admitting the same axis, coinciding with c the axis of the tree, thanks to means of

positionnement mutuel précis.precise mutual positioning.

De préférence, la première surface annulaire du flasque est en relief par rapport à sa deuxième surface annulaire, ces deux surfaces se raccordant par un épaulement circulaire cylindrique sur lequel s'emboîte exactement le corps par son premier alésage. Cette disposition assure un positionnement mutuel extrêmement précis du corps et du flasque. De plus, étant donné qu'elle implique un éloignement, par rapport aux chambres, de l'angle rentrant situé au pied de la cloison, elle réduit considérablement l'influence de Preferably, the first annular surface of the flange is in relief with respect to its second annular surface, these two surfaces being connected by a circular cylindrical shoulder on which the body exactly fits by its first bore. This arrangement ensures extremely precise mutual positioning of the body and the flange. In addition, since it implies a distance, relative to the chambers, from the re-entrant angle situated at the foot of the partition, it considerably reduces the influence of

fuites éventuelles localisées à cet endroit. possible leaks located at this location.

Le corps du dispositif peut, d'une manière très simple, être constitué par une pièce monobloc. Il peut aussi être formé de la réunion d'un flasque et d'une entretoise cylindrique annulaire, ce flasque comportant une première surface annulaire plane formant l'une des surfaces de base de l'espace annulaire et, autour de celle-ci, une deuxième surface annulaire plane se raccordant avec la première par un épaulement annulaire cylindrique, tandis que ladite entretoise annulaire s'interpose entre les deuxièmes surfaces annulaires planes des deux flasques en s'emboîtant exactement autour des épaulements annulaires de ceux-ci. Cette disposition, plus complexe, assure une réduction de l'influence de fuites au sommet de la cloison, de la même manière que peut être obtenue, comme indiqué plus haut, une réduction de l'influence des The body of the device can, in a very simple manner, be constituted by a single piece. It can also be formed by the union of a flange and an annular cylindrical spacer, this flange having a first planar annular surface forming one of the base surfaces of the annular space and, around the latter, a second planar annular surface connecting with the first by a cylindrical annular shoulder, while said annular spacer is interposed between the second planar annular surfaces of the two flanges by fitting exactly around the annular shoulders thereof. This arrangement, more complex, ensures a reduction in the influence of leaks at the top of the partition, in the same way that can be obtained, as indicated above, a reduction in the influence of

fuites au pied de la cloison.leaks at the foot of the partition.

La structure du dispositif selon l'invention permet de donner à l'arbre, au moins dans sa partie s'étendant à l'intérieur du carter et dans les alésages qu'offre celui-ci pour son passage, une surface latérale cylindrique partout de même diamètre. La simplicité de forme qui découle de cette disposition contribue à The structure of the device according to the invention makes it possible to give the shaft, at least in its part extending inside the casing and in the bores which the latter offers for its passage, a cylindrical lateral surface everywhere of same diameter. The simplicity of form which results from this arrangement contributes to

l'élimination des fuites ou de leur influence entre les chambres. elimination of leaks or their influence between chambers.

Par ailleurs, il convient que la surface latérale de l'arbre ainsi que les surfacer de la palette situées en regard, à très faible jeu, des surfaces de base et de la surface cylindrique extérieure de l'espace annulaire, comportent une mince couche d'un Furthermore, the lateral surface of the shaft as well as the facing surfaces of the pallet located opposite, with very little clearance, the base surfaces and the external cylindrical surface of the annular space, comprise a thin layer d 'a

revêtement anti-adhérent à bas coefficient de frottement. non-stick coating with low coefficient of friction.

L'arbre doit être guidé dans le carter du dispositif par une paire de paliers susceptibles d'assurer un positionnement parfait d'une pièce en rotation, tels que des paliers lisses, des roulements sans jeu radial, des paliers hydrostatiques ou des paliers magnétiques passifs ou actifs, ce dernier type de paliers étaant susceptible de fournir un guidage de l'arbre tant radial qu'axial. Lorsque le dispositif comporte, suivant une disposition connue avantageuse en raison de sa symétrie, une deuxième palette et une deuxième cloison identiques à la palette et à la cloison précitées et disposées en situation diamétralement opposée, chaque chambre se trouvant ainsi partagée en deux compartiments diamétralement opposés, entre lesquels est prévu un canal de communication respectif traversant l'arbre, les deux palettes sont, selon l'invention, constituées par les extrémités du barreau précité, lequel traverse l'arbre de part en part, tandis que la deuxième cloison est conformée et agencée de la même façon que la première cloison. Ce barreau peut être soit solidarisé à l'arbre au moyen d'un organe de centrage, soit laissé coulissant à travers l'arbre. La palette ou chacune des deux palettes que comporte le dispositif peut être réalisée en matériau composite. Il est possible encore de réaliser les pièces constitutives du dispositif en un matériau unique, ce qui lui permet de fonctionner dans une large The shaft must be guided in the device housing by a pair of bearings capable of ensuring perfect positioning of a rotating part, such as plain bearings, bearings without radial play, hydrostatic bearings or passive magnetic bearings or active, the latter type of bearings being capable of providing guidance of the shaft both radially and axially. When the device comprises, according to a known advantageous arrangement due to its symmetry, a second pallet and a second partition identical to the aforementioned pallet and partition and arranged in diametrically opposite position, each chamber thus being divided into two diametrically opposite compartments , between which is provided a respective communication channel passing through the shaft, the two pallets are, according to the invention, constituted by the ends of the aforementioned bar, which crosses the shaft right through, while the second partition is shaped and arranged in the same way as the first partition. This bar can be either secured to the shaft by means of a centering member, or left sliding through the shaft. The pallet or each of the two pallets that the device comprises can be made of composite material. It is also possible to make the component parts of the device in a single material, which allows it to operate in a wide

plage de température.temperature range.

Grâce à sa structure particulière et aux formes géométriques, simplifiées à l'extrême, données à ses surfaces actives, le dispositif selon l'invention peut être dépourvu de tout joint d'étanchéité interne, les fuites entre chambres étant néanmoins extrêmement faibles. Il en résulte un fonctionnement sans frottement et sans usure des pièces constitutives du dispositif, lequel offre une excellente linéarité et une remarquable précision, et bénéficie d'une tas longue durée de vie avec des performances d'une exceptionnelle stabilité. C'est pourquoi il est particulièrement bien adapté à l'utilisation en tant qu'organe Thanks to its particular structure and to the geometric forms, simplified to the extreme, given to its active surfaces, the device according to the invention can be devoid of any internal seal, the leaks between chambers being nevertheless extremely low. This results in frictionless and wear-free operation of the component parts of the device, which offers excellent linearity and remarkable precision, and benefits from a long service life with exceptionally stable performance. This is why it is particularly well suited for use as an organ.

moteur dans des asservissements de position de haute qualité. motor in high quality position controls.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other characteristics and advantages of the invention

ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, en will emerge more clearly from the description which follows, in

regard des dessins annexes, d'un exemple de réalisation non limitatif. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement, en coupe transversale, un dispositif fluidique à palette rotative look at the accompanying drawings, of a nonlimiting exemplary embodiment. Figures 1 and 2 schematically represent, in cross section, a fluidic device with a rotary vane

respectivement simple et double.respectively single and double.

La figure 3 représente le dispositif de la figure 2 Figure 3 shows the device of Figure 2

adapté pour fonctionner comme dispositif de pompage. adapted to function as a pumping device.

La figure 4 représente un dispositif selon l'invention en FIG. 4 represents a device according to the invention in

coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 5. cross section along line IV-IV of Figure 5.

La figure 5 représente le dispositif en coupe axiale Figure 5 shows the device in axial section

suivant la ligne V-V de la figure 4. along line V-V in Figure 4.

La figure 6 représente en perspective les principales pièces constitutives du dispositif des figures 4 et 5, avant assemblage. La figure 7 représente en perspective une partie des Figure 6 shows in perspective the main component parts of the device of Figures 4 and 5, before assembly. Figure 7 shows in perspective a part of the

pièces visibles sur la figure 6, après assemblage. parts visible in Figure 6, after assembly.

On voit sur la figure 1 un dispositif fluidique à palette rotative du genre considéré. Il comprend un arbre 1 pouvant tourner autour de son axe 2 à l'intérieur d'un carter cylindrique 3 coaxial. Dans ce carter apparait un espace interne 4, en forme d'anneau circulaire à section rectangulaire, délimité par la surface latérale la de l'arbre 1, par la surface de l'alésage interne 3a du carter 3 et par deux surfaces annulaires planes, centrées sur l'axe 2 et appartenant à une paire de flasques circulaires non visibles sur le dessin. L'espace annulaire 4 est divisé en deux chambres 4a, 4b par une cloison fixe 5 et par une palette mobile 6, celle-ci tournant avec l'arbre 1. Les chambres 4a, 4b sont reliées à un circuit extérieur de fluide sous pression (hydraulique ou pneumatique) par l'intermédiaire d'orifices 7a, 7b percés dans la paroi latérale du carter 3. Il est clair que lorsqu'on applique le fluide sous pression à la chambre 4a via l'orifice 7a, l'orifice 7b de la chambre 4b étant relié à la bâche du circuit extérieur, l'arbre 1 est entraîné en rotation dans le sens indiqué par la flèche, l'angle de rotation étant limité à 280 FIG. 1 shows a fluidic device with a rotary paddle of the type considered. It comprises a shaft 1 which can rotate about its axis 2 inside a coaxial cylindrical casing 3. In this casing, an internal space 4 appears, in the form of a circular ring with rectangular section, delimited by the lateral surface 1a of the shaft 1, by the surface of the internal bore 3a of the casing 3 and by two flat annular surfaces, centered on axis 2 and belonging to a pair of circular flanges not visible in the drawing. The annular space 4 is divided into two chambers 4a, 4b by a fixed partition 5 and by a movable pallet 6, the latter rotating with the shaft 1. The chambers 4a, 4b are connected to an external circuit of pressurized fluid (hydraulic or pneumatic) via orifices 7a, 7b drilled in the side wall of the casing 3. It is clear that when the fluid under pressure is applied to the chamber 4a via the orifice 7a, the orifice 7b of chamber 4b being connected to the cover of the external circuit, the shaft 1 is rotated in the direction indicated by the arrow, the angle of rotation being limited to 280

environ. le dispositif constitue ainsi un vérin rotatif. about. the device thus constitutes a rotary actuator.

Dans le cas de la figure 2, l'arbre 1 comporte une deuxeme palette 6', les deux palettes 6, 6' faisant saillie de l'arc-e aux extrémités d'un même diamètre. De même, une deuxième In the case of Figure 2, the shaft 1 has a second pallet 6 ', the two pallets 6, 6' projecting from the arc-e at the ends of the same diameter. Likewise, a second

cloisDn 5' est prévue, diamétralement opposée à la cloison 5. cloisDn 5 'is provided, diametrically opposite to the partition 5.

Ains-., chaque chambre 4a, 4b est décomposée en deux compartiments, rescectivement 4a1, 4a2 et 4b1, 4b2, diamétralement opposés, les deux compartiments de chaque chambre étant reliés par un canal respectif 8, 9 percé à travers l'arbre 1. Grâce à cette disposition symétr-ique, l'action du fluide sous pression sur l'arbre est équî.Àbrée, au prix d'une réduction de l'angle de rotation maximal Thus, each chamber 4a, 4b is broken down into two compartments, respectively 4a1, 4a2 and 4b1, 4b2, diametrically opposite, the two compartments of each chamber being connected by a respective channel 8, 9 drilled through the shaft 1. Thanks to this symmetrical arrangement, the action of the pressurized fluid on the shaft is even. At the cost of reducing the maximum angle of rotation

de celui-ci à 100 environ.from it to about 100.

L'un et l'autre des dispositifs sommairement décrits Either of the devices briefly described

ci-cessus peut fonctionner en moteur (vérin), ainsi qu'il a été ina:-jé à propos du dispositif de la figure 1. Etant réversibles, ils ceuvent aussi être utilisés en tant que récepteurs (pompes ou comz-esseurs). A titre d'exemple, la figure 3 montre un circuit de pomc-ce à double effet utilisant le dispositif de la figure 2, pour._ au surplus de deux orifices complémentaires 7'a, 7'b débc-.:nant dans les compartiments 4a2, 4b1 des chambres. A chacun des z-ifices 7a, 7b, 7'a, 7'b est associé un clapet anti-retour 10, 23 monte:ans le circuit fluidique représenté avec un sens tel que, en impr;-ant a l'arbre 1 un mouvement de rotation alternatif, on obtenne des effets continus d'aspiration au point A et de above can operate as a motor (cylinder), as it was ina: -jé about the device of Figure 1. Being reversible, they can also be used as receivers (pumps or comz-esseurs). For example, Figure 3 shows a double-acting pump circuit using the device of Figure 2, pour._ in addition to two complementary orifices 7'a, 7'b flow -: nant in the compartments 4a2, 4b1 of the chambers. Each of the z-ifices 7a, 7b, 7'a, 7'b is associated with a non-return valve 10, 23 mounted: in the fluid circuit represented with a direction such that, by printing; -ant to the shaft 1 an alternating rotational movement, we obtain continuous suction effects at point A and

refcement au point B du fluide du circuit. refcement at point B of the circuit fluid.

Le dispositif selon l'invention, qui va être décrit en regari des figures 4 et suivantes, possède la configuration illustrée à la figure 2, comme cela ressort immédiatement d'une comparaison de cette figure avec la figure 4. Il est composé d'un statsr comprenant un carter 3 e: deux cloisons 5, 5' et d'un rotor comprenant un arbre 1 d'axe 2 et une double palette 6, 6', laquelle définit, avec les deux cloisons fixes 5, 5', deux chambres divisées chacune en deux compartiments communiquant à travers l'arbre par des canaux 8, 9. Ces chambres s'étendent dans l'espace annulaire de section rectangulaire intérieur au carter 3, entourant coaxialement l'axe 2 et limité extérieurement par l'alésage 3a du carter 3, intérieurement par la surface latérale la de l'arbre 1, et en direction axiale par deux surfaces The device according to the invention, which will be described in regari of Figures 4 and following, has the configuration illustrated in Figure 2, as immediately apparent from a comparison of this figure with Figure 4. It is composed of a statsr comprising a casing 3 e: two partitions 5, 5 'and a rotor comprising a shaft 1 of axis 2 and a double pallet 6, 6', which defines, with the two fixed partitions 5, 5 ', two chambers each divided into two compartments communicating through the shaft by channels 8, 9. These chambers extend in the annular space of rectangular section inside the casing 3, coaxially surrounding the axis 2 and limited externally by the bore 3a of the casing 3, internally by the lateral surface la of the shaft 1, and in the axial direction by two surfaces

annulaires planes 11, 12, appartenant au carter 3 (figure 5). flat annulars 11, 12, belonging to the casing 3 (FIG. 5).

La double palette 6, 6' est formée par un barreau 13, de section rectangulaire et de longueur égale au diamètre de l'alésage 3a, ses extrémités étant arrondies au rayon de courbure dudit alésage. Ce barreau est monté dans un logement 14 réalisé au travers de l'arbre 1, suivant une direction diamétrale (figure 6), avec des dimensions telles qu'il reçoit exactement le barreau 13 The double pallet 6, 6 'is formed by a bar 13, of rectangular section and of length equal to the diameter of the bore 3a, its ends being rounded to the radius of curvature of said bore. This bar is mounted in a housing 14 produced through the shaft 1, in a diametrical direction (Figure 6), with dimensions such that it receives exactly the bar 13

(figure 7).(figure 7).

Comme cela ressort des figures 5 et 6, le carter est réalisé en deux parties, qui, après assemblage, admettent l'axe 2 de l'arbre 1 comme axe de symétrie: un corps 15 en forme de cloche et un flasque 16 qui ferme l'espace intérieur au corps 15. Le corps et le flasque 16 comportent chacun un alésage central, respectivement 17 et 18, permettant le passage de l'arbre 1. Le corps 15 comporte un autre alésage, de plus grand diamètre, qui n'est autre que l'alésage 3a limitant extérieurement l'espace As shown in Figures 5 and 6, the housing is made in two parts, which, after assembly, admit the axis 2 of the shaft 1 as axis of symmetry: a body 15 in the shape of a bell and a flange 16 which closes the space inside the body 15. The body and the flange 16 each have a central bore, respectively 17 and 18, allowing the passage of the shaft 1. The body 15 has another bore, of larger diameter, which does not is other than the bore 3a externally limiting the space

annulaire intérieur au carter qui s'étend autour de l'arbre 1. annular inside the casing which extends around the shaft 1.

Entre ces deux alésages 3a, 17 apparaît un épaulement annulaire plan 11 qui forme l'une des surfaces de base limitant ledit espace suivant la direction axiale, l'autre surface annulaire de base 12 apparaissant sur le flasque 16, autour de l'alésage 18. Cette surface annulaire 12 est entourée par une autre surface annulaire plane 19, formant bride d'assemblage, sur laquelle s'applique le Between these two bores 3a, 17 appears a planar annular shoulder 11 which forms one of the base surfaces limiting said space in the axial direction, the other annular base surface 12 appearing on the flange 16, around the bore 18 This annular surface 12 is surrounded by another planar annular surface 19, forming an assembly flange, to which the

carter 15 par une surface annulaire plane 20 que celui-ci comporte. casing 15 by a flat annular surface 20 which the latter comprises.

Le flasque 19 est percé de trous 21 disposés en couronne autour de l'axe 2 et orientés parallèlement à celui-ci, ces trous étant destinés à recevoir des boulons 22 qui se vissent dans des trous taraudés 23 conjugués percés dans la surface annulaire 20 du corps 15, ces boulons permettant ainsi d'assembler ce dernier et le flasque 16 pour former le carter 3. En outre, un pion 24 de positionnement angulaire est prévu en saillie sur la surface 20 du corps 15; il vient se loger dans un trou 25 correspondant percé The flange 19 is pierced with holes 21 arranged in a ring around the axis 2 and oriented parallel to it, these holes being intended to receive bolts 22 which are screwed into tapped holes 23 conjugated drilled in the annular surface 20 of the body 15, these bolts thus making it possible to assemble the latter and the flange 16 to form the casing 3. In addition, a pin 24 for angular positioning is provided projecting from the surface 20 of the body 15; it is housed in a corresponding hole 25 drilled

dans la surface 19 du flasque 16.in the surface 19 of the flange 16.

Comme le montre en particulier la figure 6, les cloisons , 5' font corps avec le flasque 16, étant formées par des excroissances qui s'éLèvent en direction parallèLe à l'axe 2, à partir de la surface annulaire 12, leur surface radialement intérieure 27 prolongeant directement la surface de l'alésage 18 du flasque. En outre, la surface 12 est surélevée par rapport à la surface 19, de sorte que la jupe cylindrique du corps 15 entourant l'alésage 3a s'emboîte autour de ladit surfacee 12 en relief, son alésage 3a venant s'ajuster étroitement sur un épaulement circulaire cylindrique 26 qui apparaît entre les surfaces 12 et 19 du fait de leur décalage en direction axiale. Dans ces conditions, la surface radialement extérieure 28 des cloisons 5, 5' s'étend en As shown in particular in Figure 6, the partitions, 5 'are integral with the flange 16, being formed by protrusions which rise in the direction parallel to the axis 2, from the annular surface 12, their surface radially inner 27 directly extending the surface of the bore 18 of the flange. In addition, the surface 12 is raised relative to the surface 19, so that the cylindrical skirt of the body 15 surrounding the bore 3a fits around the said surface 12 in relief, its bore 3a fitting closely onto a circular cylindrical shoulder 26 which appears between the surfaces 12 and 19 due to their offset in the axial direction. Under these conditions, the radially outer surface 28 of the partitions 5, 5 'extends in

prolongement direct de la surface cylindrique de l'épaulement 26. direct extension of the cylindrical surface of the shoulder 26.

Les principales opérations de fabrication des pièces composant Le dispositif décrit ci-dessus vont maintenant être explicitées. Toutes ces pièces, réalisées en acier, admettent un axe de symétrie qui, après leur assemblage, coincide avec l'axe The main operations for manufacturing the component parts The device described above will now be explained. All these parts, made of steel, have an axis of symmetry which, after their assembly, coincides with the axis

général 2 du dispositif.general 2 of the device.

On usine un barreau 13 afin de lui donner la section rectangulaire a x b désirée pour la double palette 6, 6' (a étant la largeur, et b l'épaisseur dans la direction de l'axe 2 qui sera l'axe de la double palette après montage). On perce un trou borgne 29 au centre de l'une des faces de largeur a et on ajuste la longueur du barreau à une valeur légèrement supérieure à la valeur désirée, en usinant ses faces terminales suivant une surface cylindrique de même axe 2 que le trou 29. On réalise un Léger fraisage 30 aux extrémités des faces de largeur b afin que, dans le dispositif achevé, les compartiments 4a1, 2, 4b1, 2 des chambres offrent un volume minimal non nul lorsque la palette double 6, 6' A bar 13 is machined in order to give it the rectangular section axb desired for the double pallet 6, 6 '(a being the width, and b the thickness in the direction of the axis 2 which will be the axis of the double pallet after mounting). A blind hole 29 is drilled in the center of one of the faces of width a and the length of the bar is adjusted to a value slightly greater than the desired value, by machining its end faces along a cylindrical surface of the same axis 2 as the hole 29. A light milling 30 is carried out at the ends of the faces of width b so that, in the completed device, the compartments 4a1, 2, 4b1, 2 of the chambers offer a minimum volume that is not zero when the pallet doubles 6, 6 '

est en fin de course (figure 4).is at the end of the race (figure 4).

On réalise l'arbre 1 en forme de cylindre de révolution et on y creuse, par électro-érosion, le logement 14 aux cotes a x b The shaft 1 is produced in the form of a cylinder of revolution and there is hollowed out, by electro-erosion, the housing 14 at the dimensions a x b

du barreau 13 constituant la double palette 6, 6'. of the bar 13 constituting the double pallet 6, 6 '.

On met en place le barreau 13 dans le logement 14 de l'arbre 1, le centrage du barreau étant assuré par une vis 31 engagée dans un trou taraudé 32 percé axialement à l'une des extrémités de l'arbre 1, ce trou débouchant dans le logement 14 de façon que l'extrémité non filetée 31a de la vis, de diamètre conjugué de celui du trou 29 du barreau 13, pénètre dans celui-ci The bar 13 is put into place in the housing 14 of the shaft 1, the centering of the bar being ensured by a screw 31 engaged in a tapped hole 32 drilled axially at one of the ends of the shaft 1, this through hole in the housing 14 so that the non-threaded end 31a of the screw, of diameter conjugate with that of the hole 29 of the bar 13, penetrates therein

(figure 5).(figure 5).

Après montage du barreau 13, on blanchit ses faces de largeur a de façon à donner à son épaisseur la valeur b avec une très grande précision; de même, on donne à ses faces terminales cylindriques un usinage de finition de façon que ces surfaces aient le rayon voulu et soient exactement coaxiales à la surface latérale After assembly of the bar 13, its width a faces are whitened so as to give its thickness the value b with very high precision; likewise, its cylindrical end faces are given a finishing machining so that these surfaces have the desired radius and are exactly coaxial with the lateral surface

la de l'arbre 1.the tree 1.

On réalise ensuite le flasque 16 à partir d'un épais disque dans lequel on usine l'aLésage central 18 avec un diamètre très légèrement supérieur au diamètre de l'arbre 1, puis la surface annulaire 19, et on fait apparaître dans la couronne centrale restante, par fraisage, puis meulage radial à l'aide d'une meule d'épaisseur égale à la largeur a du barreau 13, les deux cloisons , 5', en laissant à cette couronne une hauteur résiduelle c (figure 6) correspondant au décalage en saillie que doit présenter la surface annulaire 12, d'o s'élèvent les cloisons 5, 5', sur une hauteur h1 très légèrement supérieure à l'épaisseur b du barreau 13. L'usinage du corps 15 comprend la réalisation, coaxialement autour d'un même axe qui sera l'axe 2 du dispositif achevé, de l'alésage 17, identique à l'alésage 18 du flasque 16, ces deux alésages servant de paliers à l'arbre cylindrique 1, et de l'alésage 3a, de diamètre très légèrement supérieur au diamètre extérieur de la couronne du flasque qui a donné naissance aux cloisons 5, 5' et à la surface annulaire 12 surélevée, de façon que cet alésage puisse s'emboîter exactement autour de l'épaulement 29 qui limite extérieurement la surface 12 et dont le diamètre est très légèrement supérieur au diamètre des extrémités cylindriques du barreau 13. Les deux alésages 17, 3a se raccordent par l'épaulement annulaire 11 dont la largeur radiale est égale à celle de la surface annulaire 12 du flasque. La hauteur h2 de l'alésage 3a, entre les plans des surfaces annulaires 12 et 20, est très légèrement supérieure à l'épaisseur b de la palette augmentée de la The flange 16 is then produced from a thick disc in which the central bore 18 is machined with a diameter very slightly greater than the diameter of the shaft 1, then the annular surface 19, and the central ring appears. remaining, by milling, then radial grinding using a grinding wheel of thickness equal to the width a of the bar 13, the two partitions, 5 ', leaving this crown a residual height c (Figure 6) corresponding to projecting offset that the annular surface 12 must have, from which the partitions 5, 5 ′ rise, over a height h1 very slightly greater than the thickness b of the bar 13. The machining of the body 15 includes the production, coaxially around the same axis which will be the axis 2 of the completed device, of the bore 17, identical to the bore 18 of the flange 16, these two bores serving as bearings for the cylindrical shaft 1, and the bore 3a, of diameter very slightly greater than the outer diameter ior of the crown of the flange which gave rise to the partitions 5, 5 ′ and to the raised annular surface 12, so that this bore can fit exactly around the shoulder 29 which externally limits the surface 12 and whose diameter is very slightly greater than the diameter of the cylindrical ends of the bar 13. The two bores 17, 3a are connected by the annular shoulder 11 whose radial width is equal to that of the annular surface 12 of the flange. The height h2 of the bore 3a, between the planes of the annular surfaces 12 and 20, is very slightly greater than the thickness b of the pallet increased by the

profondeur d'emboîtement c dudit alésage (figure 5). nesting depth c of said bore (FIG. 5).

Les surfaces des pièces constitutives du dispositif qui définissent les chambres internes sont usinées avec une très grande précision de manière à présenter des cotes à très faible tolérance et un excellent état de surface. Ainsi les jeux entre les diverses The surfaces of the component parts of the device which define the internal chambers are machined with very high precision so as to present dimensions with very low tolerance and an excellent surface condition. So the games between the various

pièces peuvent être extrêmement réduits, savoir de 5 pm environ. pieces can be extremely reduced, ie by about 5 pm.

Toutefois, les jeux entre les faces de palette 6, 6' perpendiculaires à l'axe 2 et les surfaces annulaires 11, 12 sont un peu plus grands, de l'ordre de 10 pim, afin d'éviter tout contact entre palette et carter même si l'arbre 1 prend une très légère obliquité par rapport à l'axe 2 en raison des jeux minimes qui existent entre ledit arbre et ses paliers constitués par les alésages 17 et 18. Tous ces jeux infimes, qui, pour être rencus visibles, ont été consédérablement exagérés sur les figures 4 et 5, assurent des fuites quasi-nulles du fluide d'une chambre à l'autre du dispositif, alors qu'aucun joint n'est prévu entre palette et However, the clearances between the pallet faces 6, 6 'perpendicular to the axis 2 and the annular surfaces 11, 12 are slightly larger, of the order of 10 μm, in order to avoid any contact between the pallet and the casing. even if the shaft 1 takes a very slight obliquity with respect to the axis 2 due to the minimal clearances which exist between the said shaft and its bearings constituted by the bores 17 and 18. All these minute clearances, which, to be kept visible , have been conspicuously exaggerated in FIGS. 4 and 5, ensure almost zero leakage of the fluid from one chamber to another of the device, whereas no joint is provided between the pallet and

carter, entre cloison et carter ni entre cloison et arbre. casing, between partition and casing or between partition and shaft.

Toutefois, des joints d'étanchéité externe sont prévus. Un joint torique 33 assure l'étanchéité entre le corps 15 et le flasque 16; il est placé dans une gorge annulaire 34 creusée dans la surface 20 de jonction du corps avec le flasque. En outre, deux joints toriques 35, 36 sont insérés entre l'arbre 1 et le carter 3, dans des gorges annulaires creusées respectivement dans les alésages 17 However, external seals are provided. An O-ring 33 seals between the body 15 and the flange 16; it is placed in an annular groove 34 hollowed out in the surface 20 of junction of the body with the flange. In addition, two O-rings 35, 36 are inserted between the shaft 1 and the casing 3, in annular grooves hollowed respectively in the bores 17

et 18 (non représentées sur la figure 6). and 18 (not shown in Figure 6).

A titre indicatif, un dispositif tel que décrit ci-dessus et représenté par les figures 4 à 7 peut offrir les caractéristiques suivantes: - angle de rotation de biée à butée: 100 - cylindrée unitaire: 1 à 500 cm3 / rad - couple disponible: 0,1 N.m. rad / cm3.bar - pression d'alimentation maximale: 500 bar - hystérésis en charge:< 0,1 % As an indication, a device as described above and represented by FIGS. 4 to 7 can offer the following characteristics: - rotation angle from lock to lock: 100 - unit displacement: 1 to 500 cm3 / rad - available torque: 0.1 Nm rad / cm3.bar - maximum supply pressure: 500 bar - hysteresis under load: <0.1%

- précision statique: 10-6 rad / N.m. - static precision: 10-6 rad / N.m.

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Claims

1. Fluidic device with rotary vane, intended to be used either as a motor (rotary actuator), or as a receiver (reciprocating pump), comprising a fixed casing crossed by a shaft rotating around its axis and carrying the said pallet, while the space inside the casing, forming an annular volume of revolution around the shaft, the section of which by a radial plane is rectangular and which is limited by two flat annular base surfaces and two coaxial cylindrical surfaces, respectively interior and external, is divided into two chambers of complementary variable volume by a radial partition, fixed relative to the casing, and by said pallet, movable in rotation with the shaft, characterized by the fact that the pallet (6) is constituted by L end of a bar (13) of substantially paraLleLepipedic shape attached to the shaft (1) and mounted in a housing (14) hollowed out radially therein, the su side face of the shaft (la) being machined cylindrically before assembly of the pallet, while the latter is machined so as to have a thickness (b) - along the direction of the axis of the shaft - equal to one very small clearance, at the distance (h2 - c) separating the two flat annular surfaces (11, 12) limiting the annular space in this same direction, as well as a length and a cylindrical conformation of its end such that, after mounting of the pallet on the shaft, the surface of its end is located on a cylinder of revolution coaxial with the shaft and of radius equal, with very little play, to that of the cylindrical surface externally limiting the annular space , and that the partition (5) is machined so as to have a thickness (h1) - in the direction of the axis (2) equal, with very little play, to the distance (h2 - c) separating the two said annular surfaces (11, 12), as well as a conformation cylindrical of its edges (27, 28) radially contiguous with the shaft (1) and the casing (3) such that, after assembly of the constituent elements of the device, the surfaces of these edges are located on cylinders of revolution coaxial with the 'shaft (1) and of radii respectively equal, to a very small clearance near, to those of the cylindrical surfaces (3a, la) limiting externally and internally the annular space so that, in the assembled device, the pallet (6) and the partition (5) ensure, without seals, negligible leakage of fluid from a

the other of the annular space.

2. Device according to claim 1, characterized in that the casing (3) is composed of a body (15) in the shape of a bell and a flange (16) attached to the body, and that the

fixed partition (5) is formed in one piece with the flange (16).

3. Device according to claim 2, characterized in that the body (15) has a first bore (3a) defining the cylindrical surface externally limiting the annular space, and a second bore (17) of the same axis (2) as the previous one, but of smaller radius, allowing the shaft (1) to pass out of the annular space, and that these two bores (3a, 17) are connected by an annular shoulder (11) of plane perpendicular to said axis, which forms one of the base surfaces of the annular space, while the flange comprises, coaxially surrounding a central bore (18) for the passage of the shaft (1), a first planar annular surface (12) which forms the other base surface of the annular space and from which the partition (5) projects, radially limited by surfaces (27, 28) of radii respectively equal to the limit radii of said first annular surface (12), this latter being surrounded by a second planar annular surface (19) on which the body (15) rests after assembly, the body and the assembled flange admitting the same axis, coinciding with the axis (2) of the shaft (1), by means

precise mutual positioning.

4. Device according to claim 3, characterized in that the first annular surface (12) of the flange (16) is in relief relative to its second annular surface (19), these two surfaces being connected by a circular cylindrical shoulder ( 26) on which the body (15) fits exactly by

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its first bore (3a).

5. Device according to claim 4, characterized by

the fact that the body (15) is a single piece.

6. Device according to claim 4, characterized in that the body (15) is formed by the union of a flange and an annular cylindrical spacer, this flange having a first planar annular surface (11) forming one base surfaces of the annular space and, around it, a second planar annular surface connecting with the first by a cylindrical annular shoulder, while said annular spacer is interposed between the second planar annular surfaces of the two flanges by fitting exactly around the

annular shoulders thereof.

7. Device according to any one of claims 1

6, characterized in that the shaft (1) has, at least in its part extending inside the casing (3) and in the bores (17, 18) which the latter offers for its passage, a surface

lateral (the) cylindrical everywhere of the same diameter.

8. Device according to any one of claims 1

to 7, characterized in that the lateral surface (la) of the shaft (1) as well as the surfaces of the pallet (6) located opposite, with very little play, the base surfaces (11, 12) and of the outer cylindrical surface (3a) of the annular space, have a thin layer of a non-stick coating at the bottom

coefficient of friction.

9. Device according to any one of claims 1

to 8, characterized in that the shaft (1) is guided in the

casing (3) by a pair of plain bearings.

10. Device according to any one of the claims

1 to 8, characterized in that the shaft (1) is guided in the

casing (3) by a pair of bearings without radial clearance.

11. Device according to any one of the claims

1 to 8, characterized in that the shaft (1) is guided in the

casing (3) by a pair of hydrostatic bearings.

12. Device according to any one of claims

1 to 8, characterized in that The shaft (1) is guided in the

casing (3) by a pair of passive or active magnetic bearings.

13. Device according to any one of claims 1

to 12, comprising a second pallet and a second partition OS identical to the pallet and the aforementioned partition and arranged in diametrically opposite situation, each chamber thus being divided into two diametrically opposed compartments, between which a respective communication channel is provided the shaft, characterized in that the two pallets (6, 6 ') are formed by the ends of the aforementioned bar (13), which passes through the shaft (1) right through, while the second partition (5 ') is shaped and arranged in the same way as the

first partition (5).

14. Device according to claim 13, characterized in that the bar (13) is secured to the shaft (1) by means

a centering member (31).

15. Device according to claim 13, characterized in that the bar (13) is left sliding through the shaft (1).

16. Device according to any one of the claims

1 to 15, characterized by the fact that the or each pallet (6, 6 ')

that it comprises is made of composite material.

17. Device according to any one of the claims

1 to 15, characterized in that its constituent parts are

made of a single material.