483 S - Pompes À Palettes [PDF]

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BASES HYDRAULIQUES, LES POMPES A PALETTES

Centre de perfectionnement FRANCIS MONNOYEUR

Codification 483 S

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BASES HYDRAULIQUES

Les pompes à palettes Préface

Ce document présente les différentes technologies utilisées dans les pompes à palettes.

Certains exemples ne sont pas d'origine Caterpillar. Cependant ils représentent des généralités hydrauliques utilisées par d'autres constructeurs. Il n'est pas impossible de les rencontrer sur des adaptations ou du matériel concurrent

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Les pompes à palettes Table des matières

Présentation................................................................................................................................4 Fonctionnement..........................................................................................................................6 Effet de la pression.....................................................................................................................8 La pompe à rotor équilibré.........................................................................................................10 Le rattrapage des jeux axiaux par compensation hydrostatique ............................................12 Le renforcement de la pression de contact des palettes sur l'anneau ...................................14 à 18 Fonctionnement d'une pompe Vickers .....................................................................................20 et 22 Exemple d'application d'une pompe Vickers............................................................................24 La pompe à cylindrée variable...................................................................................................26 Notes personnelles.....................................................................................................................28

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Les pompes à palettes Présentation

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Les pompes à palettes sont utilisées sur les circuits d'équipement , Gros tracteurs sur chaînes,

Décapeuses

Chargeur sur chaînes,

Chargeuse sur pneus …

La pompe à palettes existe en cylindrée fixe ou variable (pas d'application sur nos engins). Ce type de pompe permet des cylindrées de 5 cm3/tr à 230 cm3/tr. La pression de fonctionnement continu supportée par la pompe dépend de sa technologie et de sa taille, - pompe simple,

≈ 16 000 kPa

- pompe équilibrée avec compensation ≈ 24 000 kPa Plus la pompe est grosse, plus les contraintes dues à la pression sont importantes. La pression de fonctionnement est limitée pour ne pas dépasser la résistance mécanique. La vitesse de rotation minimum doit être de 600 tr/mn et peut atteindre 2 800 tr/mn maximum. Une vitesse de rotation trop faible ne permet pas une force centrifuge suffisante capable d'assurer une bonne étanchéité.

Toutes ces pompes fonctionnent sur le même principe, elle peuvent travailler en moteur sous certaines conditions. Description. Un rotor, entraîné par le moteur, est muni de rainures radiales contenant des palettes. Le rotor est désaxé à l'intérieur d'un anneau statorique. Deux flasques recouvrent les flancs du rotor. L'aspiration et le refoulement sont réalisés par des orifices dans l'anneau statorique ou sous forme de haricot dans les flasques.

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Les pompes à palettes Présentation

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Les pompes à palettes Fonctionnement

Alimentation. Sur un demi-tour, le volume des cellules, compris entre deux palettes consécutives, l'anneau et le rotor, augmente en face de l'orifice d'alimentation. Le volume engendré se rempli d'huile par aspiration. Transfert. Le volume d'huile est isolé de la zone d'alimentation par un mur d'étanchéité. Sa longueur est supérieure à l'écartement entre deux palettes; elle sépare la zone d'aspiration de la zone de refoulement. Refoulement. Sur le deuxième demi-tour, le volume des cellules diminue, l'huile est chassée dans l'orifice de refoulement. Remarque. L'étanchéité radiale est réalisée par le faible jeu entre le rotor et les flasques. Le volume en fond de rainure ne doit pas être fermé pour laisser la palette entrer et sortir. Cette fonction est généralement assurée par une rainure circulaire pratiquée sur les flasques et en relation avec l'aspiration.

L'étanchéité entre les zones d'alimentation et de refoulement est assurée par le contact des palettes sur l'anneau. Les palettes sont soumises à l'action de la force centrifuge. Certains constructeurs font agir des ressorts ou une pression hydraulique pour renforcer l'action de la force centrifuge.

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Les pompes à palettes Fonctionnement

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Les pompes à palettes Effet de la pression

La pression qui règne dans la chambre de refoulement installe une force hydraulique dirigée vers l'aspiration sur la surface du rotor. Cette poussée, contenue par l'arbre et ses roulements de guidage, limite la pression d'utilisation de ce type de pompe.

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Les pompes à palettes Effet de la pression

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Les pompes à palettes La pompe à rotor équilibré

Une pompe à palettes à rotor équilibré comporte deux orifices d'alimentation diamétralement opposés et deux orifices de refoulement également diamétralement opposés. Cette particularité présente surtout l'avantage d'annuler les poussées radiales qui se manifestent dans une pompe à rotor non équilibré sur l'arbre et ses roulements. La pression, en s'établissant de chaque côté du rotor équilibre les forces hydrauliques. L'équilibrage des forces hydrauliques limite les contraintes mécaniques et autorise des pressions d'utilisation plus importantes. Cette conception permet deux alimentations et deux refoulements par tour, donc un débit supérieur sous un même encombrement.

La forme spéciale de la piste interne de l'anneau statorique par rapport à celle du stator de la pompe à rotor non équilibré oblige chaque palette à rentrer et à sortir de sa rainure deux fois par tour.

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Les pompes à palettes La pompe à rotor équilibré

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Les pompes à palettes Le rattrapage des jeux axiaux par compensation hydrostatique

La pression de refoulement s'exerce en arrière du flasque mobile, le jeu entre le rotor et le flasque est réduit assurant ainsi une bonne étanchéité.

Certains constructeurs, exemple Vickers, utilise des plaques minces installées de chaque côté de l'ensemble rotor / stator. Une illustration de ce type de pompe se trouve page 25.

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Les pompes à palettes Le rattrapage des jeux axiaux par compensation hydrostatique

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Les pompes à palettes Le renforcement de la pression de contact des palettes sur l'anneau

L'action de la force centrifuge est complétée par une force hydraulique lorsque la palette travail en face d'une zone de refoulement. Cette action disparaît face à une zone d'aspiration pour limiter les forces de frottements inutiles génératrices d'usures Exemple, pompe à palettes "Rexroth". Sur les pompes prévues pour travailler sous 15 000 kPa et plus, le rotor comporte dans chaque rainure deux palettes qui se déplacent librement l'une par rapport à l'autre. Lorsque les palettes sont en face de la zone de refoulement, la pression est ressentie en bout extérieur des palettes sur les biseaux et par les chanfreins agir sur l'extrémité intérieure des palettes. La différence de surface, section totale en dessous moins surface en contact au-dessus coté biseau, installe une force hydraulique qui applique les palettes contres l'anneau à came. Cette conception : - adapte la poussée de la palette en fonction des risques de fuite, - réduit l'usure de l'extrémité des palettes - réduit l'usure interne de l'anneau, - réalise deux zones d'étanchéité en bout de palette, ce qui autorise une pression de refoulement importante, - permet les deux sens de rotation.

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Les pompes à palettes Le renforcement de la pression de contact des palettes sur l'anneau

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Les pompes à palettes Le renforcement de la pression de contact des palettes sur l'anneau, (suite 1)

Exemple, pompe à palettes "Denison" Les palettes utilisées sont du type large à deux lèvres. Elles autorisent les deux sens de rotation.

Les palettes sont équilibrées hydrauliquement par le passage de la pression dans les conduits internes. La rotation du rotor permet à un piston en relation avec l'une des chambres de refoulement d'agir sous la palette. Le contact de la palette sur la piste de l'anneau est amélioré lorsque l'étanchéité doit être renforcée. La palette est suffisamment large pour installer un ressort qui permet un contact initial nécessaire pour un fonctionnement en moteur. Fonctionnement possible à faible vitesse de rotation, la force centrifuge est renforcée par les ressorts. Fonctionnement en moteur, les palettes étant plaquées par les ressorts; la pompe est étanche au démarrage. Les pompes sans ressorts ne peuvent pas démarrer seules en moteur car il n'y a aucune force de contact à l'arrêt pour assurer l'étanchéité entre les cellules.

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Les pompes à palettes Le renforcement de la pression de contact des palettes sur l'anneau, (suite 1)

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Les pompes à palettes Le renforcement de la pression de contact des palettes sur l'anneau, (suite 2)

Exemple, pompe à palettes "Vickers" Le principe "intra-vanne" de ce constructeur consiste en l'utilisation d'une grande palette (1) dans laquelle vient se loger à la partie inférieure une petite palette (2).

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Les pompes à palettes Le renforcement de la pression de contact des palettes sur l'anneau, (suite 2)

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Les pompes à palettes Fonctionnement d'une pompe "Vickers"

Par un conduit oblique, la pressions de refoulement d'une cellule agit sur les surfaces à la base des palettes pour assurer une force d'application variable, (voir illustration page suivante).

Un perçage dans le flasque, côté refoulement, alimente une rainure circulaire à la pression de refoulement. Les perçages qui débouchent dans cette rainure transmettent cette pression dans l'évidement compris entre les deux palettes. La force d'application qui en résulte, fonction de la pression de refoulement, est permanente.

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Les pompes à palettes Fonctionnement d'une pompe "Vickers"

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Les pompes à palettes Fonctionnement d'une pompe "Vickers" (suite 1)

Des perçages radiaux alimentent les cotés inférieurs de la grande palette. La pression régnant dans la cellule est ressentie sur les deux talons de la grande palette, ajustant ainsi l'effort d'application aux besoins d'étanchéité. Cellule en phase d'aspiration. L'effort d'application est minimum: - action de la pression de refoulement dans l'évidement. - action de la pression d'aspiration sur les talons de la grande palette. Cellule en phase de transfert. - L'effort d'application va augmenter en même temps que la pression dans la cellule. Cellule en phase de refoulement. - L'effort d'application est maximum, la pression de refoulement s'exerce sur l'ensemble des surfaces.

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Les pompes à palettes Fonctionnement d'une pompe "Vickers" (suite 1)

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Les pompes à palettes Exemple d'application d'une pompe Vickers

Illustration, montage de trois "cartridges" dans un carter de pompe d'équipement, direction et pilotage de chargeuse sur pneus 970F. Attention. Lors d'un conditionnement, faire attention à la cylindrée et au sens de rotation de l'élément de remplacement. Les carters peuvent recevoir plusieurs tailles de cartouche, l'épaisseur différente de l'ensemble rotor / stator est compensée par l'épaisseur des flasques. Le carter peut recevoir des cartouches tournant à droite ou à gauche. Les paramètres, cylindrée et sens de rotation, sont gravés sur le coté de la cartouche et sont généralement visibles à travers l'orifice d'aspiration.

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Les pompes à palettes Exemple d'application d'une pompe Vickers

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Les pompes à palettes La pompe à cylindrée variable

La pompe à palette existe en version cylindrée variable, elles n'ont pas d'application sur les engins Caterpillar. La pompe à palettes à cylindrée variable est obligatoirement non équilibrée ce qui limite la pression de refoulement, ≈ 1 400 kPa. Le changement de cylindrée est assuré par l'ensemble de régulation, celui-ci peut être ; - à pression constante, - à puissance constante, - load sensing, - cumul de plusieurs types de régulation Ce type de pompe existe en cylindrée (maxi) de 8 à 70 cm3. Ce type de pompe supporte des pressions de 2 000 à 14 000 kPa. Il est possible d'accoupler deux pompes à palettes à cylindrée variable bout à bout. Principe de fonctionnement. La position de l'axe de rotation du rotor est fixe. La position de l'axe de l'anneau à cames est variable, maintenue en position cylindrée maxi par un ressort. Le décalage entre les deux axes détermine la cylindrée, un écart important permet une grande cylindrée. Un écart faible permet une petite cylindrée, les deux axes confondus réalisent une cylindrée nulle. Les forces hydrauliques générées à l'intérieur des cellules en refoulement tendent à écarter l'anneau du rotor. Une butée mécanique sur le côté du carter s'oppose à la force hydraulique. Exemple d'une pompe Bosch de 8 cm3/t, régulation simple à puissance constante, force hydraulique contre ressort.

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Les pompes à palettes La pompe à cylindrée variable

Exemple, pompe ATOS Ce type de pompe à la particularité d'avoir un anneau à came articulé. La régulation fait intervenir une puissance constante à plusieurs seuils, du load sensing et une gestion débit / pression électronique.

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Les pompes à palettes Notes personnelles

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