FR2740512A1

FR2740512A1 - Vane pump for oil lubrication circuits in aircraft engines

Info

Publication number: FR2740512A1
Application number: FR9512563A
Authority: FR
Inventors: Serge Dominique Pettinotti
Original assignee: Hispano Suiza SA
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2015-10-25
Also published as: FR2740512B1

Abstract

The vane pump is formed of several in line units and is characterised in that it consists of a rotor (4) carrying the vanes (6,7) common for all the units. Each set of blades is angularly offset from one unit to the other by a set ratio depending on the angle of the vanes on one disc and the number of discs. Each disc can have more than one type of vane.

Description

POMPE A PALETTES FORMEE D'UNITES ALI ES A ROTOR
COMMUN
DESCRIPTION
L'invention a pour sujet une pompe à palettes formée de plusieurs unités présentant un rotor commun.VANE PUMP FORMED OF ALI ES ROTOR UNITS
COMMON
DESCRIPTION
The subject of the invention is a vane pump formed of several units having a common rotor.

Il est parfois utile de disposer plusieurs unités de pompe en ligne pour desservir des appareillages voisins ou plus généralement accomplir des fonctions analogues mais séparées. C'est notamment vrai pour des groupes de lubrification destinés à récupérer l'huile provenant de divers organes annexes des moteurs d'avions ou alimenter ceux-là. It is sometimes useful to have several pump units in line to serve neighboring devices or more generally to perform similar but separate functions. This is particularly true for lubrication groups intended to recover the oil from various components of aircraft engines or to supply them.

Il est clair qu'on peut employer des pompes entièrement distinctes, mais que la conséquence en est une certaine complication de l'appareillage. La déposante a donc décidé d'opérer une simplification en construisant une pompe unitaire, formée d'unités distinctes desservant chacune un organe selon le procédé habituel, mais où un rotor unique traverse toutes les chambres de refoulement des unités et porte donc toutes les palettes, qui sont donc disposées en jeux qui se succèdent le long du rotor ; ainsi, non seulement un seul rotor remplace les rotors séparés, mais il n'est plus besoin que d'un mécanisme de commande unique (moteur et transmission par engrenage ou autre) au lieu d'un mécanisme de commande par rotor, ou d'un mécanisme de commande unique complété par des transmissions entre les rotors ; et le stator délimite toutes les chambres de refoulement. It is clear that entirely separate pumps can be used, but that the consequence is a certain complication of the apparatus. The applicant therefore decided to make a simplification by constructing a unitary pump, formed of separate units each serving a member according to the usual method, but where a single rotor passes through all the delivery chambers of the units and therefore carries all the vanes, which are therefore arranged in sets which follow one another along the rotor; thus, not only does a single rotor replace the separate rotors, but there is only need for a single control mechanism (motor and gear transmission or the like) instead of a rotor control mechanism, or a unique control mechanism supplemented by transmissions between the rotors; and the stator delimits all the discharge chambers.

Une telle disposition n'est à vrai dire pas suffisante en elle-même, car elle pèche en ce qu'il peut être difficile de prévenir la formation de vibrations importantes, surtout si les unités sont nombreuses. Such an arrangement is, in fact, not sufficient in itself, because it fails in that it can be difficult to prevent the formation of significant vibrations, especially if the units are numerous.

La solution apportée à ce nouveau problème consiste à décaler angulairement les palettes d'une unité à une autre le long du rotor, par exemple d'un angle égal au quotient de l'angle d'espacement de palettes consécutives sur une même unité par le nombre d'unité, ou à un multiple de ce quotient. The solution to this new problem consists in angularly shifting the pallets from one unit to another along the rotor, for example by an angle equal to the quotient of the spacing angle of consecutive pallets on the same unit by the number of units, or a multiple of this quotient.

Les pulsations de couple sont alors mieux réparties, et elles sont même parfaitement régulières dans la réalisation préférée qu'on vient de définir. The torque pulses are then better distributed, and they are even perfectly regular in the preferred embodiment that we have just defined.

Une autre disposition importante offerte avec l'invention bien qu'elle soit optionnelle, et dont le but est analogue à celui du rotor unique car le nombre de pièces de la pompe s'en trouve encore réduit, consiste à utiliser des palettes qui ne s'étendent pas sur un rayon de la chambre de refoulement, mais sur un diamètre entier, ce qui fait qu'une seule pièce forme deux palettes. Les palettes d'une même unité se rencontrent alors à une zone centrale d'intersection, ce qui oblige à les échancrer de manière qu'elles s'imbriquent l'une dans l'autre, selon de nombreuses formes concrètes possibles. Cependant, cette imbrication peut être mise à profit pour assurer la position des palettes dans le sens axial du rotor, si ces portions imbriquées se succèdent en se touchant en sens axial du rotor, car des déplacements latéraux des palettes deviennent impossibles. Another important arrangement offered with the invention, although it is optional, and whose purpose is similar to that of the single rotor because the number of parts of the pump is further reduced, consists in using vanes which do not 'do not extend over a radius of the delivery chamber, but over an entire diameter, so that a single piece forms two pallets. The pallets of the same unit then meet at a central area of intersection, which obliges them to be cut so that they overlap one another, according to many possible concrete forms. However, this nesting can be taken advantage of to ensure the position of the pallets in the axial direction of the rotor, if these nested portions follow one another while touching in the axial direction of the rotor, because lateral movements of the pallets become impossible.

Une réalisation concrète de l'invention va maintenant être décrite à l'aide des figures suivantes, annexées à titre illustratif et non limitatif
- la figure l est une vue générale de l'invention,
- la figure 2 est une vue du rotor, les figures 2A, 2B et 2C étant trois coupes du rotor selon les lignes A-A, B-B et C-C,
- la figure 3 représente les palettes d'un étage, et
- les figures 4 et 5 représentent deux dispositions possibles du rotor dans le stator.A concrete embodiment of the invention will now be described with the aid of the following figures, annexed by way of illustration and not limitation.
FIG. 1 is a general view of the invention,
FIG. 2 is a view of the rotor, FIGS. 2A, 2B and 2C being three sections of the rotor along the lines AA, BB and CC,
FIG. 3 represents the pallets of a stage, and
- Figures 4 and 5 show two possible arrangements of the rotor in the stator.

A la pompe de la figure l s'embranchent des conduites parallèles d'alimentation l et des conduites de refoulement 2, parallèles entre elles et qui prolongent les précédentes. Les conduites 1 et 2 sont creusées dans un carter 20 unitaire de pompe qui contient un rotor 4. Le rotor 4 est unitaire, en forme d'arbre et traverse des chambres de refoulement 5 aux jonctions des conduites d'alimentation et de refoulement l et 2.Il est fendu de part en part dans les chambres de refoulement 5, pour recevoir des palettes 6 et 7 de deux genres différents et qu'on décrira en détail plus loin mais dont le rôle est classique, puisqu'elles divisent les chambres de refoulement 5 en compartiments de volume variable entre les conduits d'alimentation 1 et les conduits de refoulement 2, si bien que le liquide pompé est rejeté vers ce dernier. At the pump of FIG. 1 are connected parallel supply lines 1 and discharge lines 2, parallel to each other and which extend the previous ones. The lines 1 and 2 are hollowed out in a unitary pump casing which contains a rotor 4. The rotor 4 is unitary, in the form of a shaft and passes through discharge chambers 5 at the junctions of the supply and discharge lines 1 and 2.It is split right through in the discharge chambers 5, to receive pallets 6 and 7 of two different kinds and which will be described in detail below but whose role is classic, since they divide the chambers of discharge 5 in compartments of variable volume between the supply conduits 1 and the discharge conduits 2, so that the pumped liquid is discharged towards the latter.

Le rotor 4 est soutenu par deux catégories de paliers, les uns 8 appartenant à une paire disposée aux extrémités du rotor 4 et soutenant plus précisément des extrémités amincies 9 de celui-ci (au-delà d'une desquelles se trouve le mécanisme d'entraînement du rotor, mais qui n'est pas illustré), alors que les autres paliers 10 sont disposés entre les précédents et servent à isoler mutuellement les chambres de refoulement 5. Chaque chambre de refoulement 5 est délimitée par un stator 3 qui entoure les palettes 6 et 7 et s'étend axialement entre deux paliers 8 ou 10 consécutifs. Mais une autre fonction des paliers 8 et 10 est d'offrir un guidage latéral aux palettes 6 et 7, dont les bords latéraux frottent contre ceux des paliers 8 et 10. The rotor 4 is supported by two categories of bearings, some 8 belonging to a pair disposed at the ends of the rotor 4 and more precisely supporting thinned ends 9 thereof (beyond one of which is the mechanism of rotor drive, but which is not illustrated), while the other bearings 10 are arranged between the previous ones and serve to mutually isolate the discharge chambers 5. Each discharge chamber 5 is delimited by a stator 3 which surrounds the pallets 6 and 7 and extends axially between two consecutive bearings 8 or 10. However, another function of the bearings 8 and 10 is to provide lateral guidance to the pallets 6 and 7, the lateral edges of which rub against those of the bearings 8 and 10.

En ce qui concerne l'aspect le plus important de l'invention, à savoir la disposition des palettes 6 et 7, la figure l n'est pas fidèle pour des raisons de clarté du dessin et il convient de se reporter à la figure 2, où les fentes il destinées aux palettes 6 et 7 ont été figurées. On voit que, pour chacune des unités de pompage échelonnées le long du rotor 4, les fentes il sont régulièrement réparties sur la circonférence mais décalées angulairement d'une unité à l'autre, c'est-à-dire que les fentes il d'une unité ne prolongent pas les fentes il d'une autre unité.Dans le cas présent où la circonférence comporte quatre fentes il à chaque unité, espacées par conséquent de 900, les fentes de l'étage voisin sont décalées de 30 dans un sens et celles de l'unité voisine de 60". Bien qu'une grande liberté de décalage soit possible, cette disposition offre une régularité parfaite de répartition de l'ensemble des fentes il sur la circonférence du disque et est donc défavorable à l'apparition de vibrations grâce à la régularité des pulsations de couple de torsion qui s'exercent. With regard to the most important aspect of the invention, namely the arrangement of the pallets 6 and 7, FIG. 1 is not faithful for reasons of clarity of the drawing and reference should be made to FIG. 2 , where the slots il for pallets 6 and 7 have been shown. It can be seen that, for each of the pumping units staggered along the rotor 4, the slots il are regularly distributed over the circumference but offset angularly from one unit to another, that is to say that the slots il '' one unit does not extend the il slots of another unit.In the present case where the circumference has four il slots in each unit, therefore spaced 900, the slots of the neighboring floor are offset by 30 in one direction and those of the neighboring unit of 60 ". Although a great freedom of offset is possible, this arrangement offers a perfect regularity of distribution of all of the slots il on the circumference of the disc and is therefore unfavorable for the appearance vibrations thanks to the regularity of the torsion torque pulsations which are exerted.

Les palettes 6 et 7 s'étendent chacune sur un diamètre entier des chambres de refoulement 5, et glissent donc sur leur paroi par les deux extrémités. The pallets 6 and 7 each extend over an entire diameter of the discharge chambers 5, and therefore slide on their wall by the two ends.

Les fentes il s'élargissent à leur concours pour se joindre à un brochage 12 au centre du rotor 4. Les palettes 6 et 7 s'y rencontrent, et, comme il ressort nettement des figures 4 et 5, l'excentrement du rotor 4 dans le stator 3, imposé par la forme des paliers 8 et 10, oblige les palettes 6 et 7 à glisser par allers et retours dans les fentes li et l'une devant l'autre.The slots widen in their competition to join a pinout 12 in the center of the rotor 4. The pallets 6 and 7 meet there, and, as is clearly seen in Figures 4 and 5, the eccentricity of the rotor 4 in the stator 3, imposed by the shape of the bearings 8 and 10, forces the pallets 6 and 7 to slide back and forth in the slots li and one in front of the other.

Elles doivent donc être évidées pour s'imbriquer sans se coincer au cours de leurs mouvements, ce qui apparaît bien à la figure 3 : la palette 6 est pourvue de deux saignées 13 opposées au centre de sa longueur, de part et d'autre d'une partie étranglée 14, alors que la palette 7 a une forme complémentaire au centre et est pourvue d'une fenêtre 15 qu'entourent deux bras 16 situés sur les côtés. L'imbrication consiste à disposer la partie étranglée 14 dans la fenêtre 15 et les bras 16 dans les saignées 13, ce qui autorise le mouvement souhaité pour les palettes 6 et 7 pour peu que les saignées 13 et la fenêtre 15 soient suffisamment larges.Dans cette conception, la palette 6 est d'une pièce mais la palette 7 est formée de deux moitiés 7a et 7b séparées à mi-longueur des bras 16 (quoique contiguës en fonctionnement), pour que le montage de la palette 6 dans la fenêtre 15 soit rendu possible. Si les dimensions ou les formes des évidements centraux des palettes le permettaient, il serait apprécié que celles-ci soient toutes d'une pièce dans d'autres réalisations.They must therefore be hollowed out to nest without being caught during their movements, which appears clearly in FIG. 3: the pallet 6 is provided with two grooves 13 opposite the center of its length, on either side d 'a strangled part 14, while the pallet 7 has a shape complementary to the center and is provided with a window 15 surrounded by two arms 16 located on the sides. The nesting consists in placing the constricted part 14 in the window 15 and the arms 16 in the grooves 13, which allows the desired movement for the pallets 6 and 7 provided that the grooves 13 and the window 15 are sufficiently wide. this design, the pallet 6 is in one piece but the pallet 7 is formed of two halves 7a and 7b separated at mid-length of the arms 16 (although contiguous in operation), so that the mounting of the pallet 6 in the window 15 be made possible. If the dimensions or the shapes of the central recesses of the pallets allow it, it would be appreciated if these were all in one piece in other embodiments.

Dans la conception classique, le rotor 4 est excentré au maximum dans le stator 3, si bien que ces deux pièces se touchent par une génératrice de contact 17. Quand une fente 11 arrive à cet endroit, la palette correspondante est repoussée complètement dedans, ce qui la fait échapper au guidage transversal offert par les paliers 8 et 10 et pourrait la laisser jouer transversalement dans la fente 11, dont la largeur est plus grande, surtout pour les moitiés de palette 7a et 7b qui ne s'étendent que sur un rayon du rotor 4. Si la partie étranglée 14 est ajustée avec peu de jeu dans la fenêtre 15, et les bras 16 dans les saignées 13, le débattement transversal des palettes 6 et 7 dans leurs fentes 11 est interdit, car la palette enfoncée est retenue par l'autre. In the conventional design, the rotor 4 is offset as far as possible in the stator 3, so that these two parts touch each other by a contact generator 17. When a slot 11 arrives at this location, the corresponding pallet is pushed back completely inside, this which makes it escape the transverse guide offered by the bearings 8 and 10 and could let it play transversely in the slot 11, whose width is greater, especially for the pallet halves 7a and 7b which extend only over a radius of the rotor 4. If the throttled part 14 is adjusted with little play in the window 15, and the arms 16 in the grooves 13, the transverse movement of the pallets 6 and 7 in their slots 11 is prohibited, because the inserted pallet is retained by the other.

Une autre solution, représentée à la figure 5, consiste à diminuer l'excentrement du rotor 4 pour supprimer la génératrice de contact 17 : les palettes 6 et 7 sont alors toujours retenues par les paliers 8 et 10 et ainsi correctement guidées, bien qu'alors surgisse un défaut de rendement dû à une recirculation du liquide vers les conduits d'alimentation 1, grâce à la possibilité qu'il a alors de passer par le passage le plus étroit entre le stator 3 et le rotor 4. Another solution, represented in FIG. 5, consists in reducing the eccentricity of the rotor 4 to eliminate the contact generator 17: the vanes 6 and 7 are then always retained by the bearings 8 and 10 and thus correctly guided, although then a performance defect arises due to a recirculation of the liquid towards the supply conduits 1, thanks to the possibility that it then has to pass through the narrowest passage between the stator 3 and the rotor 4.

Enfin, on propose que les ajustements entre les paliers d'extrémité 8 et le carter soient assez serrés pour que le rotor 4 soit guidé correctement, alors que le jeu entre les paliers 10 et le carter est augmenté pour éviter une hyperstaticité du montage dans le carter. Finally, it is proposed that the adjustments between the end bearings 8 and the housing are tight enough for the rotor 4 to be guided correctly, while the clearance between the bearings 10 and the housing is increased to avoid hyperstaticity of the mounting in the casing.

Claims

1. Vane pump formed by several units in line, characterized in that it comprises a rotor (4) carrying the vanes (6, 7) common for all the units, and in that the vanes are angularly offset by unit to another.

2. Vane pump according to claim 1, characterized in that the vanes of different units are angularly offset by an angle equal to the quotient of a distance angle of consecutive vanes on the same unit by the number of units, or a multiple of this quotient.

3. Vane pump according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the vanes (6, 7) extend over a whole diameter of the discharge chamber formed for each of the units in a stator, the vanes d 'a single unit being nested one inside the other (13 to 16) at a central intersection (12).

4. Vane pump according to any one of claims 3 or 4, characterized in that each of the units comprises two types of vanes.

5. Vane pump according to any one of claims 3 or 4, characterized in that the vanes of the same unit have portions (14 and 16) which succeed one another by touching in the axial direction of the rotor (4).

6. Vane pump according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the rotor is eccentric in a stator without touching the stator.

7. Vane pump according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the rotor (4) is supported by end bearings (8) adjusted more tightly on a casing (20) surrounding the rotor (4 ) only intermediate bearings (10).