FR3086703A1 - WATER HYDRAULIC MOTOR - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un moteur hydraulique (10) à pistons (14) radiaux destiné à être entrainé par de l'eau sous pression, qui comporte : - un arbre (12) central qui est pourvu d'une partie excentrique (26), et - des cylindres (20) radiaux qui sont répartis autour de l'arbre (12), dont chaque cylindre (20) reçoit un piston (14) monté mobile en coulissement selon l'axe principal B du cylindre, dans lequel chaque piston (14) comporte une extrémité radiale externe (14B) qui délimite avec le cylindre (20) une chambre pressurisée (24), et une extrémité radiale interne (14A) qui coopère avec la partie excentrique (26) pour entrainer l'arbre (12) en rotation sous l'action du fluide sous pression, caractérisé en ce que le fluide sous pression est de l'eau, et en ce que chacun des composants parmi les cylindres (20), les pistons (14) et l'arbre (12) est réalisé en un acier inoxydable et un composant à faible résistance à la friction est interposé entre deux surfaces en mouvement relatif des cylindres (20), des pistons (14), de l'arbre (12).The invention provides a hydraulic motor (10) with radial pistons (14) intended to be driven by pressurized water, which comprises: - a central shaft (12) which is provided with an eccentric part (26), and - radial cylinders (20) which are distributed around the shaft (12), each cylinder (20) of which receives a piston (14) mounted to move in sliding fashion along the main axis B of the cylinder, in which each piston ( 14) has an external radial end (14B) which defines with the cylinder (20) a pressurized chamber (24), and an internal radial end (14A) which cooperates with the eccentric part (26) to drive the shaft (12) in rotation under the action of the pressurized fluid, characterized in that the pressurized fluid is water, and in that each of the components among the cylinders (20), the pistons (14) and the shaft (12 ) is made of stainless steel and a component with low friction resistance is interposed between two soft surfaces relative position of the cylinders (20), of the pistons (14), of the shaft (12).
Description
MOTEUR HYDRAULIQUE A EAUWATER HYDRAULIC MOTOR
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
L'invention concerne un moteur hydraulique à piston radiaux qui est conçu pour fonctionner avec de l'eau comme fluide hydraulique alimentant le moteur.The invention relates to a radial piston hydraulic motor which is designed to operate with water as the hydraulic fluid supplying the motor.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR STATE OF THE ART
Les moteurs hydrauliques conventionnels sont conçus pour fonctionner en association avec de l'huile sous pression.Conventional hydraulic motors are designed to operate in combination with pressurized oil.
Même si ce fluide présente de nombreux avantages, comme notamment celui de fournir une lubrification entre les surfaces en mouvement, n'en reste pas moins un produit facilement inflammable et polluant en cas de fuite. C'est pourquoi on cherche à réduire son utilisation, dans le cadre de la prévention et la gestion des risques d'incendie inhérents aux chantiers de construction et à l'exploitation d'installations et d'ouvrages souterrains tels que les tunnels, mines, centres de stockage de déchets.Even if this fluid has many advantages, such as that of providing lubrication between moving surfaces, it remains an easily flammable and polluting product in the event of a leak. This is why we seek to reduce its use, as part of the prevention and management of fire risks inherent in construction sites and the operation of underground installations and works such as tunnels, mines, waste storage centers.
L'utilisation de l'eau en tant que fluide hydraulique dans un moteur hydraulique est peu envisagée historiquement car elle présente de nombreux inconvénients tels que l'oxydation, l'érosion de surfaces par cavitation, une viscosité faible et la dégradation de l'eau elle-même.The use of water as a hydraulic fluid in a hydraulic motor has hardly been considered historically since it has many drawbacks such as oxidation, erosion of surfaces by cavitation, low viscosity and degradation of the water. herself.
En revanche, dans un moteur hydraulique fonctionnant avec de l'huile, la viscosité de cette dernière permet le fonctionnement du moteur avec des jeux importants et des fuites contrôlées permettant par la même une lubrification des éléments en frottements.On the other hand, in a hydraulic motor operating with oil, the viscosity of the latter allows the operation of the motor with large clearances and controlled leaks thereby allowing lubrication of the friction elements.
Cependant, le fonctionnement avec de l'eau n'est pas possible car de tels jeux produiraient des fuites d'eau importantes, d'autant plus que la pression est importante.However, operation with water is not possible because such games would produce significant water leaks, especially as the pressure is high.
Parmi les moteurs hydrauliques, le moteur hydraulique à piston radiaux permet de générer une vitesse de rotation relativement faible, tout en permettant d'utiliser une pression de fluide élevée, par exemple une pression de l'ordre de 350 bars.Among the hydraulic motors, the radial piston hydraulic motor makes it possible to generate a relatively low speed of rotation, while making it possible to use a high fluid pressure, for example a pressure of the order of 350 bars.
L'invention a pour but de proposer un moteur hydraulique à piston radiaux dont la conception des composants permet de compenser les différences de performance entre l'eau et l'huile.The object of the invention is to propose a hydraulic piston radial motor, the design of the components of which compensates for the differences in performance between water and oil.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L'invention propose un moteur hydraulique à pistons radiaux destiné à être entraîné par de l'eau sous pression, qui comporte :The invention proposes a hydraulic motor with radial pistons intended to be driven by pressurized water, which comprises:
- un arbre central possédant un axe principal A qui est pourvu d'une partie excentrique d'axe secondaire C parallèle et décalé par rapport à l'axe principal A de l'arbre, eta central shaft having a main axis A which is provided with an eccentric part with a secondary axis C parallel and offset with respect to the main axis A of the tree, and
- des cylindres radiaux qui sont répartis autour de l'arbre, dont chaque cylindre comporte un axe principal B orienté radialement par rapport à l'axe principal A de l'arbre et dont chaque cylindre reçoit un piston monté mobile en coulissement selon l'axe principal B du cylindre, dans lequel chaque piston comporte une extrémité radiale externe qui délimite avec le cylindre une chambre pressurisée, dans laquelle un fluide sous pression est reçu et une extrémité radiale interne qui coopère avec la partie excentrique pour entraîner l'arbre en rotation sous l'action du fluide sous pression, caractérisé en ce que le fluide sous pression est de l'eau, et en ce que chacun des composants parmi les cylindres, les pistons et l'arbre est réalisé en un acier inoxydable et un composant à faible résistance à la friction est interposé entre deux surfaces en mouvement relatif des cylindres, des pistons, de l'arbre.- radial cylinders which are distributed around the shaft, each cylinder of which has a main axis B oriented radially with respect to the main axis A of the shaft and each cylinder of which receives a piston mounted to move in sliding fashion along the axis main B of the cylinder, in which each piston has an external radial end which delimits with the cylinder a pressurized chamber, in which a pressurized fluid is received and an internal radial end which cooperates with the eccentric part to drive the shaft in rotation under the action of the fluid under pressure, characterized in that the fluid under pressure is water, and in that each of the components among the cylinders, the pistons and the shaft is made of stainless steel and a component with low resistance to friction is interposed between two surfaces in relative movement of cylinders, pistons, of the shaft.
L'utilisation de l'acier inoxydable combinée à un matériau à faible résistance à la friction permet à la fois de réduire les risques d'oxydation des composants du moteur et de permettre un glissement relatif des composants sans usure et sans grippage.The use of stainless steel combined with a material with low friction resistance makes it possible both to reduce the risks of oxidation of the engine components and to allow relative sliding of the components without wear and without seizing.
De préférence, un patin réalisé en un matériau plastique à faibles frottements avec l'acier inoxydable est porté par l'extrémité interne de chaque piston et est en contact glissant avec une surface de contact de la partie excentrique.Preferably, a shoe made of a plastic material with low friction with stainless steel is carried by the internal end of each piston and is in sliding contact with a contact surface of the eccentric part.
De préférence, le patin est réalisé en Polyétheréthercétone (PEEK)Preferably, the skate is made of Polyetheretherketone (PEEK)
De préférence, chaque piston est traversé par un conduit débouchant dans la chambre pressurisée et qui débouche dans un orifice du patin, ledit orifice étant débouchant sur une surface du patin qui est en contact avec une surface de contact glissant de la partie excentriquePreferably, each piston is traversed by a conduit opening into the pressurized chamber and which opens into an orifice of the shoe, said orifice opening onto a surface of the shoe which is in contact with a sliding contact surface of the eccentric part.
De préférence, chaque cylindre comporte une face cylindrique interne cylindrique de révolution dans laquelle le piston associé au cylindre est monté coulissant, qui est de diamètre interne supérieur au diamètre dudit piston associé, ladite face cylindrique interne portant des moyens de guidage du piston en coulissement par rapport au cylindrePreferably, each cylinder has an internal cylindrical cylindrical face of revolution in which the piston associated with the cylinder is slidably mounted, which is of internal diameter greater than the diameter of said associated piston, said internal cylindrical face carrying means for guiding the piston in sliding by relation to cylinder
De préférence, ladite face cylindrique interne porte des moyens d'étanchéité à l'eau entre la face cylindrique interne et le piston.Preferably, said internal cylindrical face carries watertightness means between the internal cylindrical face and the piston.
De préférence, le moteur comporte un bloc moteur dans lequel les cylindres sont montés, et par rapport auquel l'arbre est mobile en rotation autour de l'axe principal A, qui comporte des conduits de distribution du fluide vers les chambres pressurisées délimitées par les cylindres et les pistons, un distributeur qui est entraîné par l'arbre en rotation autour de l'axe principal A de l'arbre, qui est relié à une source de fluide sous pression et à un conduit de refoulement et qui relie sélectivement chaque chambre pressurisée à la source de fluide sous pression ou au conduit de refoulement en fonction de la position angulaire de l'arbre par rapport au bloc moteur, et le bloc moteur est réalisé en acier inoxydable et le distributeur est réalisé en acier inoxydable, en bronze et en céramique.Preferably, the engine comprises an engine block in which the cylinders are mounted, and with respect to which the shaft is movable in rotation about the main axis A, which comprises pipes for distributing the fluid to the pressurized chambers delimited by the cylinders and pistons, a distributor which is driven by the rotating shaft around the main axis A of the shaft, which is connected to a source of pressurized fluid and to a discharge conduit and which selectively connects each chamber pressurized to the source of pressurized fluid or to the discharge pipe depending on the angular position of the shaft relative to the engine block, and the engine block is made of stainless steel and the distributor is made of stainless steel, bronze and ceramic.
De préférence, le bloc moteur et le distributeur sont en contact l'un avec l'autre par des parois en vis-à-vis qui sont équipées d'inserts réalisés d'un matériau à faible résistance à la frictionPreferably, the engine block and the distributor are in contact with each other by facing walls which are fitted with inserts made of a material with low resistance to friction
De préférence, chaque insert est réalisé en une céramique.Preferably, each insert is made of ceramic.
De préférence, chaque cylindre est réalisé en acier inoxydable standard (AISI 304 ou 316) et chaque piston est réalisé en un acier inoxydable dopé à l'azote connu sous la dénomination Nitronic 60.Preferably, each cylinder is made of standard stainless steel (AISI 304 or 316) and each piston is made of stainless steel doped with nitrogen known under the name Nitronic 60.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles :Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended figures among which:
la figure 1 est une représentation schématique en section axiale d'un moteur hydraulique selon l'invention.Figure 1 is a schematic representation in axial section of a hydraulic motor according to the invention.
la figure 2 est un détail en éclaté de l'ensemble formé par un piston et le patin qui lui est associé ;Figure 2 is an exploded detail of the assembly formed by a piston and the pad associated therewith;
la figure 3 est un détail d'un cylindre représenté à la figure 1 ;Figure 3 is a detail of a cylinder shown in Figure 1;
la figure 4 est un détail à plus grande échelle d'une partie du moteur hydraulique représentée à la figure 1 comprenant le distributeur.Figure 4 is an enlarged detail of a portion of the hydraulic motor shown in Figure 1 comprising the distributor.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
On a représenté à la figure 1 un moteur hydraulique 10 du type à pistons radiaux, qui comporte un arbre 12 mobile en rotation autour d'un axe principal A du moteur et des pistons 14 qui sont répartis autour de l'axe principal A du moteur et dont chaque piston 14 possède un axe principal B qui est orienté radialement par rapport à l'axe principal A du moteur 10.FIG. 1 shows a hydraulic motor 10 of the radial piston type, which comprises a shaft 12 movable in rotation about a main axis A of the engine and pistons 14 which are distributed around the main axis A of the engine and each piston 14 of which has a main axis B which is oriented radially with respect to the main axis A of the engine 10.
A titre d'exemple non limitatif, le moteur 10 comporte cinq pistons 14 répartis angulairement de manière régulière autour de l'axe principal A du moteur 10.By way of nonlimiting example, the engine 10 comprises five pistons 14 distributed angularly in a regular manner around the main axis A of the engine 10.
L'arbre 12 comporte une partie excentrique 26, qui consiste par exemple en un disque possédant un axe principal C, que l'on appellera par la suite axe secondaire C, qui est parallèle à l'axe principal A du moteur 10 et qui est décalé radialement par rapport à l'axe principal A.The shaft 12 has an eccentric part 26, which for example consists of a disc having a main axis C, which will be called subsequently the secondary axis C, which is parallel to the main axis A of the motor 10 and which is radially offset from the main axis A.
La partie excentrique 26 comporte une surface radialement externe 28 qui est située en vis-à-vis de chaque extrémité radialement interne 14A de chaque pistonThe eccentric part 26 has a radially external surface 28 which is located opposite each radially internal end 14A of each piston
14. L'extrémité radiale interne 14A de chaque piston 14 est constamment en appui radialement vers l'intérieur.14. The internal radial end 14A of each piston 14 is constantly supported radially inward.
Le moteur comporte un bloc moteur 16 constituant la structure du moteur et par rapport auquel l'arbre 12 est guidé en rotation autour de l'axe principal A.The engine comprises an engine block 16 constituting the structure of the engine and with respect to which the shaft 12 is guided in rotation about the main axis A.
Des roulements 18, ici des roulements à bille, réalisent le guidage en rotation de l'arbre 12 par rapport au bloc moteur 16.Bearings 18, here ball bearings, guide the shaft 12 in rotation relative to the engine block 16.
Le moteur 10 comporte aussi des cylindres radiaux 20 dont chaque cylindre 20 est associé à un piston 14 et est monté dans le bloc moteur 16 coaxialement à l'axe principal B du piston 14 associé. Chaque cylindre est en outre monté pivotant dans le bloc moteur 16 par rapport à l'axe principal B du piston 14 associé D et est immobilisé en translation le long de ce même axe.The engine 10 also includes radial cylinders 20, each cylinder 20 of which is associated with a piston 14 and is mounted in the engine block 16 coaxially with the main axis B of the associated piston 14. Each cylinder is also pivotally mounted in the engine block 16 relative to the main axis B of the associated piston 14 D and is immobilized in translation along this same axis.
Chaque cylindre 20 est associé à un piston 14 et il délimite un logement cylindrique 22 coaxial à l'axe principal B du piston 14, dans lequel le piston 14 associé est reçu et est mobile en coulissement le long de l'axe principal B du piston 14.Each cylinder 20 is associated with a piston 14 and it delimits a cylindrical housing 22 coaxial with the main axis B of the piston 14, in which the associated piston 14 is received and is movable by sliding along the main axis B of the piston 14.
Chaque piston 14 comporte une extrémité radiale externe 14B qui délimite, en association avec une partie du cylindre 20 qui lui est associé, une chambre pressurisée 24 qui reçoit le fluide hydraulique sous pression qui est ici de l'eau.Each piston 14 has an external radial end 14B which delimits, in association with a part of the cylinder 20 which is associated with it, a pressurized chamber 24 which receives the hydraulic fluid under pressure which is here water.
Sous l'action de la pression de l'eau sur son extrémité radiale externe 14B, chaque piston 14 exerce sur l'excentrique 26 un effort orienté selon son axe principal B, en direction de l'axe principal A de l'arbre 12.Under the action of the pressure of the water on its external radial end 14B, each piston 14 exerts on the eccentric 26 a force oriented along its main axis B, in the direction of the main axis A of the shaft 12.
Puisque l'axe secondaire C de l'excentrique 26 est décalé radialement par rapport à l'axe principal A de l'arbre 12, l'effort de chaque piston sur l'excentrique 26 provoque la rotation de l'arbre 12.Since the secondary axis C of the eccentric 26 is offset radially with respect to the main axis A of the shaft 12, the force of each piston on the eccentric 26 causes the rotation of the shaft 12.
Le moteur 10 comporte aussi un distributeur 30 qui est entraîné en rotation par l'arbre 12 et qui réalise la distribution de l'eau sous pression en direction des chambres pressurisées 24 selon la position angulaire de l'arbre 12 autour de son axe principal A, par rapport au bloc moteur 16. La liaison du distributeur 30 à l'arbre 12 est réalisée par un axe d'entraînement 53 qui est coaxial à l'axe principal A de l'arbre 12 et est fixé à une extrémité axiale 12A de l'arbre 12, ici l'extrémité axiale de droite en se reportant à la figure 1.The motor 10 also includes a distributor 30 which is rotated by the shaft 12 and which distributes the pressurized water towards the pressurized chambers 24 according to the angular position of the shaft 12 around its main axis A , relative to the engine block 16. The connection of the distributor 30 to the shaft 12 is achieved by a drive pin 53 which is coaxial with the main axis A of the shaft 12 and is fixed to an axial end 12A of the shaft 12, here the right axial end with reference to FIG. 1.
Le bloc moteur 16 comporte des conduits 32 qui relient chaque chambre pressurisée 24 au distributeur 30. Le bloc moteur 16 comporte une face de distribution 34 dans laquelle chaque conduit 32 est débouchant et qui est située en face du distributeur 30.The motor unit 16 comprises conduits 32 which connect each pressurized chamber 24 to the distributor 30. The motor unit 16 comprises a distribution face 34 in which each conduit 32 opens out and which is located opposite the distributor 30.
Comme on peut le voir à la figure 4, le distributeur 30 comporte un corps fixe 52 et un élément tournant 54 qui est solidaire de l'arbre d'entraînement 53, luimême entraîné en rotation autour de l'axe principal A par l'arbre 12.As can be seen in FIG. 4, the distributor 30 comprises a fixed body 52 and a rotating element 54 which is integral with the drive shaft 53, itself driven in rotation about the main axis A by the shaft 12.
Le corps fixe 52 comporte deux canaux internes 56 de liaison à un circuit d'alimentation en eau sous pression et à un circuit de refoulement.The fixed body 52 has two internal channels 56 for connection to a pressurized water supply circuit and to a discharge circuit.
L'élément tournant 54 comporte des conduits 58 qui communiquent en permanence avec l'un ou l'autre des deux canaux internes 56 et qui sont sélectivement mis en communication avec les conduits 32 du bloc moteur 16 pour sélectivement alimenter en eau sous pression ou mettre au retour chaque chambre pressurisée 24 en fonction de la position angulaire de l'arbre 12, et en particulier en fonction de la position angulaire de l'excentrique 26 par rapport au bloc moteur 16 autour de l'axe principal A de l'arbre 12.The rotating element 54 comprises conduits 58 which permanently communicate with one or the other of the two internal channels 56 and which are selectively placed in communication with the conduits 32 of the engine block 16 to selectively supply pressurized water or put on return each pressurized chamber 24 as a function of the angular position of the shaft 12, and in particular as a function of the angular position of the eccentric 26 with respect to the engine block 16 around the main axis A of the shaft 12 .
Pour cela, l'élément tournant 54 comporte une face de distribution 60 qui est située en vis-à-vis et est en contact avec la face de distribution 34 du bloc moteur 16. Aussi, les conduits 58 de l'élément tournant 54 débouchent dans la face de distribution 60 de l'élément tournant 54.For this, the rotating element 54 has a distribution face 60 which is located opposite and is in contact with the distribution face 34 of the engine block 16. Also, the conduits 58 of the rotating element 54 open out. in the distribution face 60 of the rotating element 54.
Comme on l'a dit précédemment, le moteur 10 fonctionne avec de l'eau sous pression comme fluide de transmission d'énergie.As mentioned above, the motor 10 operates with pressurized water as the energy transmission fluid.
Pour réduire les risques d'oxydation des composants du moteur 10, ceux-ci sont réalisés en matières inoxydables.To reduce the risk of oxidation of the components of the engine 10, these are made of stainless materials.
A titre d'exemple de matières inoxydables, on cite les aciers inoxydables AISI304/AISI316/AISI420 et Z20C13, l'acier inoxydable connu sous la dénomination Nitronic 60, les bronzes, le plastique connu sous la dénomination de PEEK, et les céramiques Nitrure de silicium et Oxyde de zirconium.By way of example of stainless materials, mention is made of AISI304 / AISI316 / AISI420 and Z20C13 stainless steels, stainless steel known under the name Nitronic 60, bronzes, plastic known under the name of PEEK, and ceramics Nitride of silicon and zirconium oxide.
De préférence, chaque cylindre 20 est réalisé en acier inoxydable standard (AISI 304 ou 316) et chaque piston est réalisé en acier inoxydable Nitronic 60, qui est un acier inoxydable dopé à l'azote ayant des caractéristiques de frottements, sur les aciers inoxydables, améliorés.Preferably, each cylinder 20 is made of standard stainless steel (AISI 304 or 316) and each piston is made of Nitronic 60 stainless steel, which is a nitrogen-doped stainless steel having friction characteristics, on stainless steels, improved.
Le moteur 10 est constitué de composants qui coopèrent entre eux et qui sont mobiles les uns par rapport aux autres. Notamment, chaque piston 14 coopère et est mobile par rapport au cylindre 20 qui lui est associé ou par rapport à l'excentrique 26 et le distributeur 30 coopère et est mobile par rapport au bloc moteur 16.The motor 10 is made up of components which cooperate with each other and which are movable relative to one another. In particular, each piston 14 cooperates and is movable relative to the cylinder 20 which is associated with it or relative to the eccentric 26 and the distributor 30 cooperates and is movable relative to the engine block 16.
L'eau assure une lubrification limitée, ce qui fait que le contact et le mouvement relatif de composants en l'acier inoxydable risque de provoquer une usure rapide de ces composants.Water provides limited lubrication, so contact and relative movement of stainless steel components can cause rapid wear of these components.
Pour limiter ce risque d'usure des composants qui coopèrent et sont mobiles les uns avec les autres, le moteur 10 comporte un composant réalisé en un matériau à faible résistance à la friction qui est interposé entre deux de ces composants mobiles l'un par rapport à l'autre.To limit this risk of wear of the components which cooperate and are movable with each other, the motor 10 comprises a component made of a material with low resistance to friction which is interposed between two of these movable components with respect to the other.
Selon un premier aspect d'un composant réalisé en un matériau à faible résistance à la friction, et comme on peut le voir plus en détails à la figure 2, un patin 36 réalisé en un tel matériau est porté par l'extrémité radiale interne 14A de chaque piston 14 et il comporte une face d'appui 38 qui est en contact avec la face externe 28 de l'excentrique 26 réalisé en Z20C13.According to a first aspect of a component made of a material with low friction resistance, and as can be seen in more detail in FIG. 2, a shoe 36 made of such a material is carried by the internal radial end 14A of each piston 14 and it has a bearing face 38 which is in contact with the external face 28 of the eccentric 26 made of Z20C13.
La face d'appui 38 du patin 36 est à cet effet de forme complémentaire à la forme de la face externe 28 de la partie excentrique 26.For this purpose, the bearing face 38 of the shoe 36 has a shape complementary to the shape of the outer face 28 of the eccentric part 26.
Ici, la face externe 28 de la partie excentrique 26 est sphérique, et sa section selon un plan passant par l'axe secondaire C de la partie excentrique 26 est en forme d'arc de cercle.Here, the external face 28 of the eccentric part 26 is spherical, and its section along a plane passing through the secondary axis C of the eccentric part 26 is in the form of an arc of a circle.
A titre d'exemple non limitatif, le patin 36 est réalisé en Polyétheréthercétone, communément désigné par le sigle PEEK. Le PEEK permet la transmission des efforts sans grippage, avec un minimum de frottements et donc un minimum d'échauffement mécanique.By way of nonlimiting example, the shoe 36 is made of Polyetheretherketone, commonly designated by the acronym PEEK. The PEEK allows the transmission of forces without seizing, with a minimum of friction and therefore a minimum of mechanical heating.
Selon un autre aspect du contact entre le patin 36 et la partie excentrique 26, un film d'eau est produit entre la face externe de la partie excentrique 26 et la face d'appui 38 du patin 36, afin de limiter les frottements entre ces deux faces par un phénomène d'aquaplanage.According to another aspect of the contact between the shoe 36 and the eccentric part 26, a film of water is produced between the external face of the eccentric part 26 and the bearing face 38 of the shoe 36, in order to limit the friction between these two sides by an aquaplaning phenomenon.
L'eau destinée à produire ce film d'eau provient de la chambre pressurisée 24, dans laquelle la pression d'eau est importante lorsque la chambre pressurisée est alimentée en eau sous pression, afin que le piston 14 agisse sur la partie excentrique 26 pour générer la rotation de l'arbre 12.The water intended to produce this film of water comes from the pressurized chamber 24, in which the water pressure is high when the pressurized chamber is supplied with water under pressure, so that the piston 14 acts on the eccentric part 26 to generate the rotation of the shaft 12.
A cet effet, et comme on peut le voir plus en détails à la figure 2, Le piston 14 comporte un canal 46 qui s'étend axialement, le long de l'axe principal B du piston 14, de part et d'autre du piston 14. Ainsi, le canal 46 débouche dans la chambre pressurisée 24 au niveau de l'extrémité radiale externe 14B du piston 14 et débouche vers le patin 36 au niveau de l'extrémité radiale interne 14A du piston 14.To this end, and as can be seen in more detail in FIG. 2, the piston 14 comprises a channel 46 which extends axially, along the main axis B of the piston 14, on either side of the piston 14. Thus, the channel 46 opens into the pressurized chamber 24 at the level of the external radial end 14B of the piston 14 and opens towards the shoe 36 at the level of the internal radial end 14A of the piston 14.
Le patin 36 est lui aussi traversé axialement selon l'axe principal B du piston 14 par un orifice 48 qui communique avec le canal 46 traversant le piston 14 et qui est ouvert sur la face d'appui 38 du patin 36.The shoe 36 is also crossed axially along the main axis B of the piston 14 by an orifice 48 which communicates with the channel 46 passing through the piston 14 and which is open on the bearing face 38 of the shoe 36.
Une vis 47, qui est percée par un trou calibré, qui est aussi appelée gicleur, est montée sur l'extrémité radiale interne du canal 46, c'est-à-dire au niveau de l'extrémité radiale interne 14A du piston 14. La section de ce trou calibré est définie pour permettre la formation du film d'eau entre la face d'appui 38 du patin 36 et la face externe 28 de la partie excentrique, malgré la pression du patin 36 contre la partie excentrique 26, résultant de la pression d'eau dans la chambre pressurisée, et pour que les pertes de pression et d'eau soient réduites pour ne pas nuire à l'efficacité du moteur 10.A screw 47, which is pierced by a calibrated hole, which is also called a nozzle, is mounted on the internal radial end of the channel 46, that is to say at the level of the internal radial end 14A of the piston 14. The section of this calibrated hole is defined to allow the formation of the film of water between the bearing face 38 of the shoe 36 and the external face 28 of the eccentric part, despite the pressure of the shoe 36 against the eccentric part 26, resulting of the water pressure in the pressurized chamber, and so that the pressure and water losses are reduced so as not to affect the efficiency of the engine 10.
Un autre aspect d'un composant réalisé en un matériau à faible résistance à la friction, est mis en œuvre entre chaque piston 14 et le cylindre 20 qui lui est associé.Another aspect of a component made of a material with low resistance to friction, is implemented between each piston 14 and the cylinder 20 which is associated with it.
Ce composant consiste ici en un segment de guidage 62 qui est reçu entre la face cylindrique interne 42 du cylindre 20 et la face cylindrique externe 44 du piston 14, qui est en vis-à-vis de la face cylindrique interne 42 du cylindre 20.This component here consists of a guide segment 62 which is received between the internal cylindrical face 42 of the cylinder 20 and the external cylindrical face 44 of the piston 14, which is opposite the internal cylindrical face 42 of the cylinder 20.
Selon un mode de réalisation préféré, ces deux faces cylindriques en visà-vis 42, 44 sont distantes l'une de l'autre, c'est-à-dire qu'un jeu radial, selon l'axe principal B du piston 14, est présent entre les deux faces cylindriques 42, 44. Cela supprime tout contact direct entre le piston 14 et le cylindre 20, qui sont réalisés en matériau inoxydable et pour lesquels le contact et le frottement endommagerait les surfaces.According to a preferred embodiment, these two opposite cylindrical faces 42, 44 are distant from each other, that is to say a radial clearance, along the main axis B of the piston 14 , is present between the two cylindrical faces 42, 44. This eliminates any direct contact between the piston 14 and the cylinder 20, which are made of stainless material and for which the contact and friction would damage the surfaces.
Le segment de guidage 62 réalise un guidage du piston 14 dans le logement cylindrique 22 par rapport au cylindre 20, avec des frottements réduits.The guide segment 62 guides the piston 14 in the cylindrical housing 22 relative to the cylinder 20, with reduced friction.
En outre, ici, deux segments de guidage 62 sont disposés entre les deux faces cylindriques 42, 44 et ils sont décalés axialement le long de l'axe principal B du piston 14, pour former un meilleur guidage en coulissement du piston 14 dans le cylindre 20.In addition, here, two guide segments 62 are disposed between the two cylindrical faces 42, 44 and they are offset axially along the main axis B of the piston 14, to form a better sliding guide for the piston 14 in the cylinder. 20.
Chaque segment de guidage 62 est disposé dans une gorge annulaire 64 formée dans la face cylindrique interne 42 du cylindre 20, pour le maintien axial de la bague torique 62 en position par rapport au cylindre 20.Each guide segment 62 is disposed in an annular groove 64 formed in the internal cylindrical face 42 of the cylinder 20, for the axial maintenance of the O-ring 62 in position relative to the cylinder 20.
En complément des segments de guidage 62, un joint d'étanchéité 66 est disposé entre la face cylindrique interne 42 du cylindre 20 et la face cylindrique externe 44 du piston 14. Ce joint d'étanchéité 66 permet d'empêcher toute fuite d'eau hors de la chambre pressurisée 24.In addition to the guide segments 62, a seal 66 is disposed between the internal cylindrical face 42 of the cylinder 20 and the external cylindrical face 44 of the piston 14. This seal 66 makes it possible to prevent any leakage of water. outside the pressurized chamber 24.
Le joint d'étanchéité 66 est ainsi conçu pour résister à la pression de l'eau qui est importante. Il est lui aussi disposé dans une gorge annulaire 68 formée dans la face cylindrique interne 42 du cylindre 20, pour le maintien axial du joint d'étanchéité 66 en position par rapport au cylindre 20 lors du déplacement axial du piston 14 par rapport au cylindre 20.The seal 66 is thus designed to withstand the pressure of the water which is high. It is also arranged in an annular groove 68 formed in the internal cylindrical face 42 of the cylinder 20, for the axial maintenance of the seal 66 in position relative to the cylinder 20 during the axial movement of the piston 14 relative to the cylinder 20 .
Un autre aspect d'un composant réalisé en un matériau à faible résistance à la friction, est mis en œuvre entre le distributeur 30 et le bloc moteur 16.Another aspect of a component made of a material with low resistance to friction, is implemented between the distributor 30 and the engine block 16.
Comme on l'a dit plus haut, en référence à la figure 4, l'élément tournant 54 comporte une face de distribution 60 qui coopère avec la face de distribution 34 du bloc moteur 16.As mentioned above, with reference to FIG. 4, the rotating element 54 has a distribution face 60 which cooperates with the distribution face 34 of the engine block 16.
Chacune des deux faces de distribution 34, 60 du bloc moteur 16 et de l'élément tournant 54 est recouverte par un insert 70 réalisé en matériau céramique.Each of the two distribution faces 34, 60 of the engine block 16 and of the rotating element 54 is covered by an insert 70 made of ceramic material.
Les deux inserts 70 sont en contact glissant l'un contre l'autre.The two inserts 70 are in sliding contact one against the other.
Le matériau céramique permet d'assurer un glissement, tout en limitant l'usure des deux inserts 70, et par conséquent limitant les fuites d'eau.The ceramic material ensures sliding, while limiting the wear of the two inserts 70, and consequently limiting water leaks.
Chaque insert 70 en matériau céramique comporte des orifices 72 dont chacun de ces orifices 72 est associé aux conduits 32, 58 du bloc moteur 16 ou de 5 l'élément tournant 54.Each insert 70 made of ceramic material has orifices 72 each of these orifices 72 is associated with the conduits 32, 58 of the engine block 16 or of the rotating element 54.
Comme on peut le voir à la figure 3, chaque cylindre 20 est principalement en forme de T. La branche inférieure verticale du T délimite le logement cylindrique 22 recevant le piston 14 associé. La branche supérieure horizontale 74 du T délimite en partie la chambre pressurisée 24 et permet la liaison du cylindre au 10 bloc moteur 16 et la liaison de la chambre pressurisée aux conduits 32.As can be seen in Figure 3, each cylinder 20 is mainly T-shaped. The vertical lower branch of the T defines the cylindrical housing 22 receiving the associated piston 14. The horizontal upper branch 74 of the T partially delimits the pressurized chamber 24 and allows the connection of the cylinder to the engine block 16 and the connection of the pressurized chamber to the conduits 32.
Un palier étanche 76 est disposé autour de chaque extrémité de la branche supérieure horizontale 74 et coopère avec le bloc moteur 16 pour garantir une étanchéité entre le cylindre 20 et le bloc moteur 16.A sealed bearing 76 is arranged around each end of the horizontal upper branch 74 and cooperates with the engine block 16 to guarantee a seal between the cylinder 20 and the engine block 16.
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2018
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