POMPE A ENGRENAGE, POUR LIQUIDE OU FLUIDE COMPRESSIBLE

Description

[0001] L'invention a trait aux pompes à engrenages, pour liquide ou fluide compressible.

[0002] Elle concerne plus particulièrement une conception nouvelle de structure de pompe, visant à atteindre de meilleures performances de pompage.

[0003] L'invention trouve, par ailleurs, une application avantageuse à être mise en œuvre dans les pompes volumétriques, même si elle peut s'appliquer à d'autres types de pompes.

[0004] Il existe plusieurs sortes de pompes volumétriques, parmi lesquelles les pompes dites à « pignons synchronisés » et les pompes dites à « pignon auto-entraînées ».

[0005] Les pompes à pignons synchronisés comportent deux pignons munis chacun de dents périphériques. Dans de telles pompes, les dents des deux pignons ne se touchent pas. Toutefois, les dents des deux pignons peuvent s'imbriquer les unes entre les autres. Chacun des deux pignons est entraîné en rotation par un arbre. Autrement dit, de telles pompes comportent deux arbres d'entraînement en rotation des pignons. Un boîtier de synchronisation de la rotation des arbres est alors prévu dans une partie étanche de la pompe. Les dents des pignons pour pompes à pignons synchronisés présentent une forme telle qu'elle autorise la rotation des deux pignons. La face des dents qui se trouve orientée vers le sens de rotation du pignon est appelée « face avant ». L'autre face des dents est appelée « face arrière ».

[0006] Les pompes à pignons auto-entraînés comportent également deux pignons munis chacun de dents périphériques, uniformément réparties. Dans de telles pompes, l'un des pignons (premier pignon) est monté sur un arbre entraîné en rotation. Ce premier pignon entraîne en rotation le second pignon, par contact des dents imbriquées les unes dans les autres. Les dents présentent alors, pour ce faire, une forme telle qu'elle autorise la rotation des deux pignons. La face avant des dents est alors appelée « face active ». Il s'agit de la face de la dent d'un premier pignon qui vient en contact avec la face d'une dent de l'autre pignon, et qui permet l'entraînement en rotation de l'autre pignon. L'autre face de la dent, c'est-à-dire la face arrière, est appelée également « face inactive ».

[0007] L'invention s'intéresse aux pompes à pignon auto-entraînées.

[0008] De façon générale, les pignons munis de dents périphériques en forme de lobes se retrouvent dans les pompes à pignons synchronisés.

[0009] Par exemple, DE 855 945 C décrit une pompe de circulation à quatre joints, similaires, qui sont montées par paires dans une pompe. La paroi des glissières coopére avec le boîtier. Chaque glissière consiste en un disque ayant une circonférence en spirale s'étendant de manière circonférentielle. Les glissières sont montées dans des cavités qui ont un profil en coupe transversale circulaire et sont contiguës et communiquent les unes avec les autres en un point intermédiaire entre les arbres sur lesquels les glissières sont calées.

[0010] On comprendra par « lobes » des dents de taille plus importante dont l'extrémité peut présenter une forme courbe. Les saillies radiales des roues d'engrenage sont appelées « dents » lorsqu'elles sont plus petites, moins large que les lobes, avec une extrémité davantage en forme de pointe ou présentant des arêtes vives.

[0011] Il existe des pompes auto entraînées présentant des pignons à lobes : un exemple d'une telle pompe est notamment décrit dans la demande FR 2 399 559.

[0012] Depuis des dizaines d'années, pour améliorer les performances des pompes, l'homme du métier a cherché à modifier le profil des lobes ou des dents des pignons. L'homme du métier a également cherché à jouer sur le nombre de dents ou de lobes des engrenages. Il a d'ailleurs été mis en évidence que plus le pignon comporte de saillies (dents ou lobes), meilleur est l'entraînement mécanique. Toutefois, plus le pignon comporte de saillies (dents ou lobes), moins performant est l'entraînement hydraulique.

[0013] L'homme du métier a souvent privilégié l'entraînement mécanique en mettant en œuvre des engrenages à pignons à dents dans les pompes à pignons auto-entraînés.

[0014] En outre, des solutions techniques hybrides, mettant en œuvre des pignons à lobes et à dents, ont également été mises au point par l'homme du métier pour améliorer les performances de l'entraînement hydraulique.

[0015] Par exemple, le document US 2014/0271313 présente une pompe volumétrique entrelaçant un pignon à trois lobes avec un pignon à trois dents. A cause des différences de forme et de taille des lobes et des dents entrelacés, il est nécessaire que chaque arbre présente plusieurs étages de pignons à lobes et/ou à dents, décalés angulairement les uns par rapport aux autres de sorte que, quand un premier jeu de pignons à lobes et à dents n'est plus entraîné, un second jeu de pignons à lobes et à dents prend le relais.

[0016] Un tel mode de réalisation ne donne pas des résultats de pompage satisfaisants, à cause notamment du relais nécessaire entre les différents étages de jeux de pignons à lobes et à dents et à cause des fuites de liquide (ou de fluide) d'un étage à l'autre lors du pompage, sauf à mettre en œuvre entre les étages de pompage des ailettes radiales empêchant le fluide de fuiter.

[0017] L'invention vise à offrir une solution plus performante à celles décrites dans les documents FR 2 399 559 et US 2014/0271313.

[0018] Elle concerne à cet effet une pompe à engrenage, comportant une chambre de pompage dans laquelle un premier arbre et un second arbre sont entraînés en rotation autour de leur axe respectif, chacun des premier et second arbres portant au moins un élément de pompage hydraulique assurant le pompage hydraulique d'un fluide dans la chambre de pompage, ledit au moins un élément de pompage hydraulique de chacun desdits premier et second arbres étant positionné dans ladite chambre de pompage et présentant chacun au moins une première saillie radiale.

[0019] La pompe conforme à l'invention est remarquable en ce que, dans la chambre de pompage, chacun desdits premier et second arbres porte en outre au moins un pignon d'entraînement mécanique en rotation de chacun desdits premier et second arbres, chaque pignon d'entraînement mécanique présentant des secondes saillies radiales. De plus, sur chacun desdits premier et second arbres, ledit au moins un pignon d'entraînement mécanique est distinct dudit au moins un élément de pompage hydraulique. En outre, ladite au moins une première saillie radiale et lesdites secondes saillies radiales sont en nombre différent. Enfin, l'ensemble formé par ledit au moins un pignon d'entraînement mécanique et ledit au moins un élément de pompage hydraulique desdits premier et second arbres constitue l'engrenage de la pompe.

[0020] On comprendra par « distinct » le fait que le pignon d'entraînement mécanique et l'élément de pompage hydraulique portés par un même arbre sont réalisés par deux parties de pièces différentes (Le Robert pour tous, 1994 : Distinct signifie « qui ne se confond pas avec quelque chose d'analogue, de voisin. Distinct est à prendre dans le sens de « différent, indépendant, séparé »). Par « distinct », on peut donc comprendre que l'élément de pompage hydraulique et le pignon d'entraînement mécanique peuvent correspondre à deux parties différentes d'un élément réalisé en une seule pièce. On peut également comprendre par « distinct » que l'élément de pompage hydraulique et le pignon d'entraînement mécanique sont réalisés par deux pièces qui sont réalisées indépendamment l'une de l'autre et que l'on vient placer sur un arbre.

[0021] Ainsi réalisée, la pompe conforme à l'invention distingue, dans la chambre de pompage, les éléments assurant l'entraînement hydraulique du fluide de ceux assurant l'entraînement mécanique en rotation des arbres. Autrement dit, conformément à l'invention, les éléments assurant l'entraînement hydraulique du fluide ne sont plus utilisés également pour assurer l'entraînement mécanique des arbres en rotation autour de leur axe. On peut ainsi prévoir des éléments d'entraînement hydrauliques présentant des profils très différents, en fonction des caractéristiques du fluide à pomper, et même des profils qui ne seraient pas retenus aujourd'hui par l'homme du métier car ces profils ne permettraient pas l'auto-entraînement mécanique des arbres.

[0022] De plus, les pignons dédiés à l'entraînement mécanique des arbres, ne servant plus à pomper le fluide dans la chambre, peuvent présenter une forme de disque, car ils n'ont plus à s'étendre sensiblement sur toute la longueur de l'arbre dans la chambre de pompage. De tels pignons peuvent ainsi être réalisés dans des matériaux plus résistants, assurant une meilleure durée de vie de la pompe et un meilleur auto-entraînement des arbres en rotation autour de leur axe.

[0023] Enfin, comme il sera vu par la suite, en distinguant le pignon d'entraînement mécanique et les éléments de pompage hydraulique, on peut choisir d'associer différents profils d'éléments de pompage hydraulique et différents profils de pignons d'entraînement mécanique, et même orienter d'une certaine façon les profils l'un par rapport à l'autre pour optimiser les performances de la pompe en fonction du fluide à pomper.

[0024] L'invention peut également comporter les caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :

• ledit au moins un élément de pompage hydraulique de chaque arbre est réalisé par au moins une roue à lobes, les lobes constituant des premières saillies pour l'élément de pompage hydraulique,
• ladite au moins une première saillie présente une première hauteur radiale, en ce que les secondes saillies présentent une seconde hauteur radiale, et en ce que ladite première hauteur radiale est plus grande que ladite seconde hauteur radiale,
• chacun des premier et second arbres porte un pignon d'entraînement mécanique positionné entre deux éléments de pompage hydraulique,
• chacun des premier et second arbres porte un élément de pompage hydraulique positionné entre deux pignons d'entraînement mécanique,
• chacun des premier et second arbres porte un élément de pompage hydraulique et un pignon d'entraînement mécanique,
• sur chacun des premier et second arbres, ledit au moins un pignon d'entraînement mécanique est fixé audit au moins un élément de pompage hydraulique,
• la pompe comporte des moyens de réglage angulaire de la position dudit au moins un élément de pompage hydraulique par rapport audit au moins un pignon d'entraînement mécanique autour de l'axe desdits premier et second arbres,
• pour chacun desdits premier et second arbres, ledit au moins un élément de pompage hydraulique et ledit au moins un pignon d'entraînement mécanique sont réalisés dans des matériaux différents,
• ledit au moins un élément de pompage hydraulique et ledit au moins un pignon d'entraînement mécanique de chaque arbre sont réalisés en une seule pièce.

[0025] Pour pouvoir être exécutée, l'invention est exposée de façon suffisamment claire et complète dans la description suivante qui est, en plus, accompagnée de dessins dans lesquels :

• la figure 1 est une vue en perspective d'une pompe à engrenage conforme l'invention, montrant une chambre de pompage partiellement ouverte afin de montrer les éléments qu'elle enferme,
• la figure 2 est une vue en perspective éclatée de divers éléments internes à la chambre de pompage de la pompe montrée en figure 1,
• la figure 3 est une vue de face de deux arbres de la pompe montrée en figure 1, sur lesquels sont montés deux pignons d'entraînement mécanique et deux éléments de pompage hydraulique,
• la figure 4 est une vue en perspective d'un arbre sur lequel est monté un élément de pompage hydraulique et un pignon d'entraînement,
• la figure 5 est une vue de face d'un pignon d'entraînement mécanique de la pompe à engrenage montrée en figures 1 à 4,
• la figure 6 est une vue de face d'éléments internes à une pompe conforme à l'invention, selon une variante de réalisation, cette vue illustrant deux pignons d'entraînement mécanique et deux éléments de pompage hydraulique différents de ceux illustrés en figures 1 à 4,
• la figure 7 est encore une vue de face de deux pignons d'entraînement mécanique et deux éléments de pompage hydraulique différents de ceux illustrés en figure 6,
• la figure 8 est une vue en perspective d'éléments internes à une pompe conforme à l'invention, selon encore une autre variante de réalisation,
• la figure 9 est une vue en perspective d'éléments internes à une pompe conforme à l'invention, selon encore une autre variante de réalisation,
• et la figure 10 est une vue en perspective d'une pompe à engrenage conforme à l'invention, montrant une chambre de pompage partiellement ouverte afin de montrer les éléments qu'elle enferme, la pompe étant différente de celle illustrée en figure 1 notamment.

[0026] Dans la description qui suit, les termes « inférieur », « supérieur », « haut », « bas » etc... sont utilisés en référence aux dessins pour une plus grande facilité de compréhension. Ils ne doivent pas être compris comme étant des limitations de la portée de l'invention.

[0027] La figure 1 montre une pompe volumétrique 1 à engrenages conforme à l'invention, comportant une chambre de pompage 2.

[0028] La chambre de pompage 2 présente une cavité interne 3 dont la section transversale est sensiblement elliptique.

[0029] La chambre présente, transversalement, une ouverture d'entrée 4 d'un fluide, par laquelle un fluide pompé est introduit dans la cavité 3 de la chambre 2, et une ouverture de sortie 5 par laquelle le fluide pompé est expulsé.

[0030] La chambre 2 présente également, longitudinalement, deux parois d'extrémité 6 et 7, fermant la cavité 3.

[0031] Deux arbres 8 et 9, présentant le même diamètre, traversent la cavité 3 de la chambre 2, et leur axe respectif D8 et D9 sont orientés suivant une direction parallèle à un axe longitudinal D1.

[0032] La pompe volumétrique 1 est une pompe à pignons auto-entraînés.

[0033] Aussi, l'un des arbres (l'arbre 9 dans le cas présent) sort de la cavité de la chambre 1 pour être relié à un système d'entraînement en rotation (non illustré).

[0034] L'autre arbre (l'arbre 8 dans le cas présent) est monté fou dans la cavité de la chambre.

[0035] Pour ce faire, les extrémités 12 de l'arbre 8 sont insérées dans des logements cylindriques 10 et 11 qui sont solidaires des parois d'extrémité 6 et 7, respectivement, les logements cylindriques 10 et 11 étant ouverts vers la cavité 3.

[0036] L'extrémité de l'arbre 9 qui n'est pas reliée à un moteur d'entraînement en rotation est également insérée dans un logement cylindrique 13 solidaire de l'une 7 des parois d'extrémités de la chambre 2.

[0037] Les extrémités des arbres 8 et 9 positionnées dans les logements cylindriques 10, 11 et 13 sont libres de tourner autour de leur axe dans les logements cylindriques 10, 11 et 13.

[0038] Pour que la rotation de l'arbre 9, autour de son axe D9, entraîne la rotation de l'arbre 8 autour de son axe D8, chacun des arbres 8 et 9 porte un pignon d'entraînement mécanique 14 (voir en particulier la figure 2) les deux pignons d'entraînement mécanique 14 présentant des saillies 15 réparties uniformément autour d'un disque 16, les saillies des deux pignons d'entraînement mécanique 14 étant entrelacées entre elles quand les deux arbres sont positionnés dans la pompe. Les deux pignons 14 constituent ainsi un engrenage pour la pompe 1.

[0039] Les saillies 15 des pignons d'entraînement mécanique 14 sont des dents au sens de la présente description, car ces saillies sont de petite taille (comparée à la taille d'autres saillies radiales qui seront présentées par la suite) et présentent chacune une extrémité libre 17 sensiblement en forme de pointe.

[0040] Les saillies 15 (ou dents 15) présentent toutes, par ailleurs, une symétrie axiale de part et d'autre des rayons R du disque 16 suivant chacun desquels elles s'étendent (voir figure 5 en particulier). Cette symétrie permet un entraînement en rotation du pignon d'entraînement mécanique 14 dans un sens ou dans l'autre autour de son axe. Par conséquent, l'arbre 9 peut être entraîné en rotation autour de son axe D9 dans un sens ou dans l'autre. Le sens de rotation de l'arbre 9 est déterminé suivant que l'on souhaite introduire le fluide à pompe dans une ouverture 4 ou dans une autre 5 dans la chambre de pompage 2.

[0041] Tous les pignons d'entraînement mécanique 14 montrés dans les exemples de réalisation comportent chacun quinze saillies 15 (ou dents 15), et les saillies 15 présentent une hauteur H.

[0042] Le disque 16 des pignons d'entraînement mécanique 14 présente une ouverture traversante centrale 18 dont le diamètre correspond sensiblement à celui de l'arbre 8 (ou de l'arbre 9), et est de préférence légèrement supérieur à celui de l'arbre 8 (ou de l'arbre 9), afin d'enfiler le pignon sur l'arbre 8 (ou sur l'arbre 9).

[0043] L'épaisseur radiale E du disque 16, prise entre l'ouverture 18 et la paroi extérieure 19 du disque 16 entre deux dents 15 est supérieure à la hauteur H des dents 15 des pignons d'entraînement mécanique 14.

[0044] Le rayon P de chacun des pignons d'entraînement mécanique 14 correspond à l'addition du rayon de l'ouverture 18, de l'épaisseur E du disque 16 et de la hauteur H d'une dent 15.

[0045] Conformément à l'invention, chaque arbre 8 et 9 porte également un élément de pompage hydraulique, placé avec un pignon d'entraînement mécanique 14 dans la chambre de pompage 2.

[0046] Les figures 1 à 4 montrent un premier exemple d'éléments 20 de pompage hydraulique.

[0047] Les éléments de pompage hydraulique sont réalisés par des roues 20 à lobes 21, visibles notamment sur la figure 2.

[0048] Chacune des roues 20 à lobes 21 s'étend suivant une direction axiale sur une longueur L1, qui est supérieure à la longueur L2 sur laquelle s'étend le pignon d'entraînement mécanique 14.

[0049] L'addition des longueurs L1 et L2 correspond sensiblement à la longueur L3 de la cavité 3 de la chambre, prise sensiblement entre les deux parois internes d'extrémité 6 et 7 de la chambre de pompage 2 (voir figures 1 et 4 en particulier).

[0050] Chacune des roues 20 à lobes 21 présente une ouverture traversante axiale centrale 22 de forme cylindrique, dont le diamètre correspond sensiblement à celui de l'arbre 8 (ou de l'arbre 9), et est de préférence légèrement supérieur à celui de l'arbre 8 (ou de l'arbre 9), afin d'enfiler le pignon sur l'arbre 8 (ou sur l'arbre 9).

[0051] Chacune des roues 20 présente, entre l'ouverture centrale 22 et les lobes 21, une partie centrale 23 dont l'épaisseur radiale E1, prise entre l'ouverture 22 et la paroi extérieure 24 de la roue 20 entre deux lobes 21, est inférieure à la hauteur H1 des lobes 21 des roues 20..

[0052] Le rayon P1 de chacune des roues 20 à lobes 21 correspond à l'addition du rayon de l'ouverture 22, de l'épaisseur E1 de la partie centrale 23 et de la hauteur H1 d'un lobe 21.

[0053] On notera que le rayon P1 des roues à lobes 20 est supérieur au rayon P des pignons d'entraînement mécanique 14.

[0054] On notera également que l'épaisseur radiale E1 des roues à lobes 20 est plus petite que l'épaisseur radiale E des pignons d'entraînement mécanique 14.

[0055] On notera enfin que la hauteur H1 des lobes est plus importante que la hauteur des saillies 15 (ou dents 15) des pignons d'entraînement mécanique 14.

[0056] Dans le mode de réalisation présenté en figures 1 à 4, les pignons d'engrenage mécanique 14 et les roues 20 à lobes peuvent être réalisés dans des matériaux différents. L'avantage de réaliser en deux pièces l'élément 20 dédié au pompage hydraulique et le pignon 14 dédié à l'entraînement mécanique est que l'on peut réaliser le pignon 14 dans des matériaux plus résistants (ou plus adaptés aux caractéristiques du fluide à pomper) que les pignons d'entraînement classiques (qui sont également dédiés au pompage hydraulique, contrairement à l'invention).

[0057] Ainsi, grâce à l'invention, on peut choisir le matériau dans lequel les pignons d'entraînement mécanique 14 et les roues à lobes 20 sont réalisés, ce qui n'était pas évident dans le cadre de la réalisation de pignons de pompes auto entraînées classiques.

[0058] De plus, il sera noté que les roues à lobes présentées dans les figures 1 à 4 présentent chacune six lobes 21, alors que les pignons d'entraînement mécanique 14 comportent chacun quinze dents 15. Aussi, en dissociant les éléments dédiés au pompage hydraulique et ceux dédiés à l'entraînement mécanique, on peut prévoir un nombre de saillies différent entre la roue 20 et le pignon 14. En effet, comme les saillies (ou dents) 15 des pignons d'entraînement mécanique 14 n'ont que peu d'effet sur l'efficacité du pompage hydraulique, on peut en augmenter le nombre et améliorer les performances d'entraînement mécanique des arbres 8 et 9 et améliorer l'efficacité de pompage hydraulique de la roue 20 en minimisant le nombre de saillies (ce qui serait inenvisageable avec un pignon classique servant à la fois au pompage hydraulique et à l'entraînement mécanique, car cela irait à l'encontre des connaissances de l'homme du métier suivant lesquelles, quand on augmente le nombre de dents, on perd en efficacité de pompage hydraulique).

[0059] En outre, la dissociation des éléments assurant l'entraînement mécanique 14 de ceux assurant l'entraînement hydraulique du fluide permet de régler l'angle d'inclinaison des éléments saillants 15 de l'un par rapport aux éléments saillants 21 de l'autre.

[0060] Pour ce faire, on prévoit de fixer la position des lobes 21 des roues 20 par rapport à la position des dents 15 des pignons 14 sur chaque arbre.

[0061] Pour ce faire, des trous borgnes filetés sont ménagés à travers les roues 20 à lobes 21, en particulier dans la partie centrale 23 de chacune des roues 20 à lobes, suivant une direction parallèle à l'axe de la roue 20. De plus, chacun des pignons d'entraînement mécanique 14 est traversé par des ouvertures 31, les ouvertures 31 étant ménagées suivant une direction parallèle à l'axe des pignons 14 et à travers le disque central 16 (figure 2).

[0062] De préférence, on prévoit trois ouvertures traversantes 31 dans le disque central 16 des pignons d'entraînement mécanique 14 et trois trous borgnes filetés dans les roues 20 à lobes 21. Les trois ouvertures traversantes 31 ainsi que les trois trous borgnes sont réalisés à égales distances les uns des autres autour de l'axe du pignon 14 ou de la roue 20, respectivement. L'angle entre deux trous borgnes ou deux ouvertures traversantes est donc sensiblement de 120°.

[0063] La fixation est réalisée par vissage à travers l'ouverture 31 dans le trou borgne de chaque roue 20 à lobes 21.

[0064] On peut également prévoir des moyens de réglage angulaire de la position des lobes 21 par rapport à la position des dents 15 autour de l'axe D8 ou D9 des arbres 8 et 9, et plus particulièrement de la position de l'élément de pompage hydraulique 20 par rapport à la position du pignon d'entraînement mécanique 14 autour des axes D8 et D9 des arbres 8 ou 9.

[0065] Ces moyens de réglage angulaire sont représentés au moins partiellement en figure 5.

[0066] Ces moyens de réglage comprennent les trous borgnes ménagés dans les roues 20 (évoqués ci-dessus), des vis 30 (montrées en figure 8 par exemple), et des ouvertures traversantes 32 au profil particulier 32, ménagées à travers le pignon d'entraînement mécanique 14, qui vont maintenant être présentées en faisant référence à la figure 5.

[0067] Trois ouvertures 32 traversent le disque 16 suivant une direction parallèle à l'axe du pignon d'engrenage mécanique 14.

[0068] Les trois ouvertures 32 sont ménagées à égales distances les unes des autres, autour de l'axe du pignon d'engrenage mécanique 14.

[0069] Les trois ouvertures 32 présentent chacune une forme de haricot, en s'étendant suivant un arc de cercle autour de l'axe du pignon d'entraînement mécanique 14, présentant ainsi une forme oblongue.

[0070] Cette forme oblongue des ouvertures 32, incurvée, permet une rotation du pignon d'entraînement mécanique 14 autour de l'arbre 8 ou 9 par rapport à la roue 20 à lobes, après vissage partiel des vis dans les trous borgnes des roues 20, de sorte que l'on peut faire varier la position d'une dent 15 par rapport à la position d'un lobe 21 en faisant varier la position de la vis dans l'ouverture 32 d'une extrémité 33 de l'ouverture à l'autre extrémité 34.

[0071] Ainsi, en fonction de la longueur de l'arc de cercle (entre les extrémités 33 et 34 de l'ouverture 32) suivant lequel s'étend l'ouverture traversante 32, l'angle de réglage est plus ou moins important.

[0072] Comme les pignons d'engrenage 14 et les roues 20 à lobes n'ont pas le même diamètre, lorsqu'une ou plusieurs dents 15 sont placées entre deux lobes 21 (figure 3 par exemple), les dents 15 et une partie du disque 16 forment une paroi 28 fermant latéralement au moins partiellement un espace 29 entre deux lobes 21.

[0073] Cette paroi 28 agit comme un déflecteur sur le fluide qui est pompé dans la chambre de pompage 2, canalisant de part et d'autre de la paroi 28 le fluide entre deux lobes 21 lors de la rotation des roues 20 à lobes 21. En créant des parois écran entre les roues 20, on peut positionner les roues 20 avec un décalage angulaire entre l'une et l'autre en évitant que le fluide passe de l'une à l'autre. Ce décalage conduit à de meilleures performances en augmentant la fréquence des pulsations de pompage. Par exemple, dans le cas d'une roue 20 à six lobes 21 présentée sur les figures 1 à 4, la fréquence de pulsation normale est de 6. Avec un positionnement angulaire adapté des dents 15 du pignon d'engrenage mécanique 14 par rapport aux lobes 21 de la roue 20, on arrive à obtenir une fréquence de 12.

[0074] Il existe encore un autre avantage à dissocier des éléments servant au pompage hydraulique (20) et ceux servant à l'entraînement mécanique (14): la forme des lobes 21 de la roue 20 à lobes peut être quelconque, puisqu'elle n'a pas à servir également à l'entraînement mécanique des arbres 8 et 9 sur lesquels elles sont montées.

[0075] En effet, comme on peut le voir sur les figures 2 ou 3, les lobes 21 d'une roue 20 positionnée sur un arbre (8) ne prennent pas appui sur les lobes 21 d'une seconde roue 20 positionnée sur l'autre arbre (9). La forme des lobes peut donc être plus aisément adaptée à la consistance du fluide à pomper.

[0076] C'est ainsi que, sur les modes de réalisation illustrés sur les figures, on remarquera plusieurs formes de saillies correspondant à des modes de réalisation adaptés à des fluides différents.

[0077] Le mode de réalisation montré en figures 1 à 4 montre des roues 20 à lobes 21, dont les lobes 21 présentent des profils asymétriques (contrairement aux dents 15 des pignons d'entraînement mécanique 14).

[0078] Sur la figure 4, on remarque que les lobes 21 présentent chacun une partie sommitale 25, une partie avant 26 sensiblement convexe et une partie arrière 27 sensiblement plate. Il s'agit d'une forme classique de lobes 21, dont la partie avant est utilisée usuellement pour entraîner en rotation la roue à lobes disposée sur l'autre arbre (ce n'est pas le cas ici).

[0079] L'invention permet ainsi de mettre en œuvre des roues 20 à lobes 21 classiques, dans la chambre de pompage 2 de la pompe conforme à l'invention, ce qui est économique.

[0080] Mais comme indiqué ci-avant, les éléments de pompage hydraulique pourraient présenter des formes encore différentes sans sortir du cadre de l'invention.

[0081] Par exemple, la figure 6 montre les deux arbres 8 et 9 sur lesquels sont montés deux pignons d'entraînement mécanique 14 et deux roues 20 à pales 35.

[0082] Les pales 35 sont de section et de forme rectangulaires et elles sont positionnées radialement uniformément autour d'un cylindre 36.

[0083] Un avantage de telles roues 20 à pales 35 est qu'elles sont peu coûteuses à fabriquer.

[0084] Un autre mode de réalisation est encore montré en figure 7 : dans cet exemple, les deux pignons d'entraînement mécanique 14 sont fixés chacun à une roue à trois lobes 40, sur chacun des arbres 8 et 9.

[0085] Les trois lobes 40 des roues 20 sont identiques et uniformément répartis autour de l'axe de chacune des roues 20. Les lobes 40 présentent chacun une base 41 large qui s'étend sur sensiblement un tiers de la périphérie de la roue 20.

[0086] Un tel mode de réalisation assure un meilleur pompage hydraulique du fluide dans la chambre de pompage 2. De plus le fluide est moins cisaillé dans la chambre de pompage de sorte que de telles roues à lobes peuvent être mises en œuvre dans une pompe pour pomper un fluide supportant peu d'être mélangé si l'on souhaite garder sa consistance.

[0087] La figure 8 montre encore un autre mode de réalisation, mettant en œuvre des éléments de pompage hydraulique constitués de roues 20 de forme cylindrique, sur chacune desquelles s'étendent des dents 50 suivant un mouvement hélicoïdal : chaque dent s'étend d'une première extrémité 51 du cylindre de la roue 20 à une seconde extrémité 52 suivant un angle d'hélice.

[0088] Les dents 50 sont plus grosses que les dents 15 des pignons d'engrenage mécanique 14. Les dents 50 présentent un sommet 53 de part et d'autre duquel s'étendent deux parties latérales symétriques et convexes 54 et 55. Chacune des roues 20 comporte quinze dents 50.

[0089] Ce mode de réalisation présente un avantage certain si l'on souhaite supprimer les pulsations dans la chambre de pompage 2.

[0090] Ce mode de réalisation permet n'importe quel angle d'hélice sans imposer une longueur minimum pour réaliser l'élément de pompage hydraulique.

[0091] Il est à noter que ce n'est pas le cas dans les pompes à engrenage usuelles mettant en œuvre de tels éléments de pompage quand ils sont également utilisés pour l'entraînement mécanique : en effet, un rapport de conduite de recouvrement inférieur à 1 doit être respecté, ce qui impose une longueur minimum pour réaliser l'élément de pompage.

[0092] On comprend de ce qui précède que l'invention n'est pas limitée à la mise en œuvre d'un élément de pompage hydraulique particulier et qu'une pompe volumétrique pourrait comprendre encore d'autres éléments de pompage hydraulique sans sortir du cadre de l'invention : par exemple, les éléments de pompage hydraulique pourraient consister en des vis sans fin positionnées aux extrémités des arbres 8 et 9 sans sortir du cadre de l'invention.

[0093] L'invention s'étend également à des pompes pouvant comprendre plusieurs étages de pignons d'engrenage 14 et/ ou d'éléments de pompage hydraulique 20.

[0094] Deux exemples de réalisations différentes sont présentés en figures 9 et 10.

[0095] Sur la figure 9, on observe deux arbres 8 et 9 (les mêmes que ceux des pompes décrites ci-avant) sur chacun desquels est montée une roue 20 à lobes 21 telle que celle représentée sur les figures 1 à 4, de part et d'autre de laquelle sont montés deux pignons d'entraînement mécanique 14.

[0096] Les deux pignons d'entraînement mécanique 14 sont fixés chacun sur une face d'extrémité 60 de la roue 20 à lobes 21, de la même façon que celle décrite précédemment dans le cadre du montage du pignon d'entraînement mécanique 14 sur la roue 20 à lobes 21 des figures 1 à 4. Dans ce cas, chacune des faces d'extrémité 60 est munie de trous borgnes dans lesquels une vis 30 peut être vissée.

[0097] Le mode de réalisation montré en figure 9 présente un intérêt dans le cadre de la réalisation d'une pompe volumétrique présentant une chambre particulièrement longue : la présence de deux pignons d'entraînement mécanique 14 aux deux extrémités de la chambre de pompage 2 permet un équilibrage de l'entraînement des arbres 8 et 9 en rotation autour de leur axe respectif. Cela permet également une bonne répartition du fluide dans la chambre de pompage 2.

[0098] La figure 10 montre encore un autre mode de réalisation : la chambre de pompage 2 enferme deux roues 20 à lobes 21, entre lesquelles est positionné un pignon d'entraînement mécanique 14.

[0099] Les roues 20 peuvent être indexées angulairement l'une par rapport à l'autre au moyen d'un emmanchement sur un arbre cannelé.

[0100] Ce mode de réalisation présente un intérêt du fait que l'entraînement mécanique est positionné au centre de la chambre : en réglant angulairement la position des lobes 21 par rapport à la position des dents 15 du pignon 14, on crée deux étages 70 et 71 de pompage hydraulique, ce qui augmente les performances de la pompe comme il a été expliqué précédemment. En effet, dans cette configuration, le pignon d'entraînement mécanique 14 sert également d'écran entre les deux roues 20 à lobes 21, ce qui permet de limiter les fuites de fluide dans la chambre de pompage d'un étage 70 de roues à lobes 21 à l'autre 71.

[0101] On comprend de ce qui précède comment l'invention permet de réaliser des pompes plus performantes que celles connues jusqu'alors.

[0102] Il devra toutefois être compris que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits et qu'elle peut s'étendre à d'autres modes.

[0103] Notamment, tous les exemples illustrés sur les figures montrent des éléments de pompage hydrauliques 20 qui sont réalisés indépendamment des pignons d'entraînement mécanique 14. Toutefois l'invention concerne également les réalisations suivant lesquelles un élément de pompage hydraulique et un pignon d'entraînement mécanique sont réalisés à partir d'une seule pièce : dans ce cas, la pièce réalisée comporte distinctement deux parties de formes différentes, l'une constituant l'élément de pompage hydraulique et l'autre constituant le pignon d'entraînement mécanique.

Revendications

1. Pompe à engrenage (1), comportant une chambre de pompage (2) dans laquelle un premier arbre (8) et un second arbre (9) sont entraînés en rotation autour de leur axe respectif (D8, D9),
chacun des premier et second arbres (8, 9) portant au moins un élément de pompage hydraulique (20) assurant le pompage hydraulique d'un fluide dans la chambre de pompage (2),
ledit au moins un élément de pompage hydraulique (20) de chacun desdits premier et second arbres (8, 9) étant positionné dans ladite chambre de pompage (2) et présentant chacun au moins une première saillie radiale (21),
chacun desdits premier et second arbres (8, 9) porte en outre au moins un pignon (14) d'entraînement mécanique en rotation de chacun desdits premier et second arbres (8, 9), chaque pignon (14) d'entraînement mécanique présentant des secondes saillies radiales (15),
sur chacun desdits premier et second arbres (8, 9), ledit au moins un pignon d'entraînement mécanique (14) est distinct dudit au moins un élément de pompage hydraulique (20),
ladite au moins une première saillie radiale (21) et lesdites secondes saillies radiales (15) sont en nombre différent, et
l'ensemble formé par ledit au moins un pignon d'entraînement mécanique (14) et ledit au moins un élément de pompage hydraulique (20) desdits premier et second arbres (8, 9) constitue l'engrenage de la pompe caractérisé en ce que chacun des pignons (14) d'entraînement mécanique est disposé dans la chambre de pompage (2).

2. Pompe à engrenage selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins un élément de pompage hydraulique (20) de chaque arbre (8, 9) est réalisé par au moins une roue (20) à lobes (21), les lobes constituant des premières saillies (21) pour l'élément de pompage hydraulique (20).

3. Pompe à engrenage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite au moins une première saillie (21) présente une première hauteur radiale (H1), en ce que les secondes saillies (15) présentent une seconde hauteur radiale (H), et en ce que ladite première hauteur radiale (H1) est plus grande que ladite seconde hauteur radiale (H).

4. Pompe à engrenage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacun des premier et second arbres (8, 9) porte un pignon d'entraînement mécanique (14) positionné entre deux éléments de pompage hydraulique (20).

5. Pompe à engrenage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chacun des premier et second arbres (8, 9) porte un élément de pompage hydraulique (20) positionné entre deux pignons d'entraînement mécanique (14).

6. Pompe à engrenage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chacun des premier et second arbres (8, 9) porte un élément de pompage hydraulique (20) et un pignon d'entraînement mécanique (14).

7. Pompe à engrenage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit au moins un élément de pompage hydraulique (20) et ledit au moins un pignon d'entraînement mécanique (14) de chaque arbre (8, 9) sont réalisés en une seule pièce.

8. Pompe à engrenage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, sur chacun des premier et second arbres (8, 9), ledit au moins un pignon d'entraînement mécanique (14) est fixé audit au moins un élément de pompage hydraulique (20).

9. Pompe à engrenage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (30-34) de réglage angulaire de la position dudit au moins un élément de pompage hydraulique (20) par rapport audit au moins un pignon d'entraînement mécanique (14) autour de l'axe (D8, D9) desdits premier et second arbres (8, 9).

10. Pompe à engrenage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 8 et 9, caractérisée en ce que, pour chacun desdits premier et second arbres (8, 9), ledit au moins un élément de pompage hydraulique (20) et ledit au moins un pignon d'entraînement mécanique (14) sont réalisés dans des matériaux différents.

Ansprüche

1. Zahnradpumpe (1), umfassend eine Pumpenkammer (2), in welcher eine erste Welle (8) und eine zweite Welle (9) in Rotation um ihre jeweilige Achse (D8, D9) angetrieben werden,
wobei jede der ersten und zweiten Wellen (8, 9) wenigstens ein hydraulisches Pumpenelement (20) trägt, welches das hydraulische Pumpen eines Fluids in der Pumpenkammer (2) sicherstellt,
wobei das wenigstens eine hydraulische Pumpenelement (20) von jeder aus den ersten und zweiten Wellen (8, 9) in der Pumpenkammer (2) positioniert ist und jeweils wenigstens einen ersten radialen Vorsprung (21) aufweist,
wobei jede der ersten und zweiten Wellen (8, 9) ferner wenigstens ein Zahnrad (14) zum mechanischen Antreiben in Rotation von jeder der ersten und zweiten Wellen (8, 9) umfasst, wobei jedes Zahnrad (14) zum mechanischen Antreiben zweite radiale Vorsprünge (15) aufweist,
wobei an jeder der ersten und zweiten Wellen (8, 9) das wenigstens eine Zahnrad zum mechanischen Antreiben (14) von wenigstens einem hydraulischen Pumpenelement (20) verschieden ist,
wobei der wenigstens eine erste radiale Vorsprung (21) und die zweiten radialen Vorsprünge (15) in unterschiedlicher Anzahl vorliegen, und
die durch das wenigstens eine Zahnrad zum mechanischen Antreiben (14) und das wenigstens eine hydraulische Pumpenelement (20) der ersten und zweiten Wellen (8, 9) gebildete Anordnung die Verzahnung der Pumpe bildet, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Zahnräder (14) zum mechanischen Antreiben in der Pumpenkammer (2) angeordnet ist.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine hydraulische Pumpenelement (20) von jeder Welle (8, 9) durch wenigstens ein Rad (20) mit Nocken (21) ausgeführt ist, wobei die Nocken die ersten Vorsprünge (21) für das hydraulische Pumpenelement (20) bilden.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Vorsprung (21) eine erste radiale Höhe (H1) aufweist, und dadurch, dass die zweiten Vorsprünge (15) eine zweite radiale Höhe (H) aufweisen, und dadurch, dass die erste radiale Höhe (H1) größer als die zweite radiale Höhe (H) ist.

4. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der ersten und zweiten Wellen (8, 9) ein Zahnrad zum mechanischen Antreiben (14) trägt, welches zwischen zwei hydraulischen Pumpenelementen (20) positioniert ist.

5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der ersten und zweiten Wellen (8, 9) ein hydraulisches Pumpenelement (20) trägt, welches zwischen zwei Zahnrädern zum mechanischen Antreiben (14) positioniert ist.

6. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der ersten und zweiten Wellen (8, 9) ein hydraulisches Pumpenelement (20) und ein Zahnrad zum mechanischen Antreiben (14) trägt.

7. Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine hydraulische Pumpenelement (20) und das wenigstens eine Zahnrad zum mechanischen Antreiben (14) von jeder Welle (8, 9) in einem einzigen Stück hergestellt sind.

8. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der ersten und zweiten Wellen (8, 9) das wenigstens eine Zahnrad zum mechanischen Antreiben (14) an dem wenigstens einen hydraulischen Pumpenelement (20) befestigt ist.

9. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (30-34) zum Einstellen der Position des wenigstens einen hydraulischen Pumpenelements (20) hinsichtlich eines Winkels bezüglich des wenigstens einen Zahnrads zum mechanischen Antreiben (14) um die Achse (D8, D9) der ersten und zweiten Wellen (8, 9) umfasst.

10. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der ersten und zweiten Wellen (8, 9) das wenigstens eine hydraulische Pumpenelement (20) und das wenigstens eine Zahnrad zum mechanischen Antreiben (14) aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.

Claims

1. A gear pump (1) comprising:

a pumping chamber (2) in which a first shaft (8) and a second shaft (9) are driven in rotation about the respective axis (D8,D9) thereof,

each of the first and second shafts (8, 9) bearing at least one hydraulic pumping element (20) providing the hydraulic pumping of a fluid in the pumping chamber (2),

said at least one hydraulic pumping element (20) of each of said first and second shafts (8, 9) being positioned in said pumping chamber (2) and each having at least one first radial projection (21),

each of said first and second shafts (8, 9) bearing at least one mechanical drive pinion (14) configured to mechanically drive_in rotation each of said first and second shafts (8, 9), each mechanical drive pinion (14) having second radial projections (15) ;

on each of said first and second shafts (8, 9), said at least one mechanical drive pinion (14) is distinct from said at least one hydraulic pumping element (20),

said at least one first radial projection (21) and said second radial projections (15) differ in number,

an assembly formed by said at least one mechanical drive pinion (14) and said at least one hydraulic pumping element (20) of said first and second shafts (8, 9) constitutes the gearing of the pump, characterised in that each of the mechanical drive pinions (14) is disposed in the pumping chamber (2).

2. The gear pump according to claim 1, characterised in that said at least one hydraulic pumping element (20) of each shaft (8, 9) is made from at least one gear wheel (20) with lobes (21), the lobes constituting first projections (21) for the hydraulic pumping element (20).

3. The gear pump according to claim 1 or 2, characterised in that said at least one first projection (21) has a first radial height (H1), the second projections (15) have a second radial height (H), and said first radial height (H1) is greater than said second radial height (H).

4. The gear pump according to any of the preceding claims, characterised in that each of the first and second shafts (8, 9) bears a mechanical drive pinion (14) positioned between two hydraulic pumping elements (20).

5. The gear pump according to one of claims 1 to 3, characterised in that each of the first and second shafts (8, 9) bears a hydraulic pumping element (20) positioned between two mechanical drive pinions (14).

6. The gear pump according to one of claims 1 to 3, characterised in that each of the first and second shafts (8, 9) bears a hydraulic pumping element (20) and a mechanical drive pinion (14).

7. The gear pump according to any of the preceding claims, characterised in that said at least one hydraulic pumping element (20) and said at least one mechanical drive pinion (14) of each shaft (8, 9) are made in a single piece.

8. The gear pump according to one of claims 1 to 6, characterised in that on each of the first and second shafts (8, 9) said at least one mechanical drive pinion (14) is fixed to said at least one hydraulic pumping element (20).

9. The gear pump according to any of claims 1 to 6 and 8, characterised in that it comprises an angular adjustment means (30-34) for angular adjusting of the position of the at least one hydraulic pumping element (20) with respect to the at least one mechanical drive pinion (14) about the respective axis (D8, D9) of the first and second shafts (8, 9).

10. The gear pump according to any of claims 1 to 6, 8 and 9, characterised in that, for each of said first and second shafts (8, 9), said at least one hydraulic pumping element (20) and said at least one mechanical drive pinion (14) are made from different materials.

Dessins