Améliorer une étanchéité planne dynamique hydraulique

[invite878d9c1c]

Bonjour,

Je travaille sur un nouveau concept de moteur à fort couple pour fonctionner à l'hydraulique. Nous avons fabriquer un prototype mais des fuites apparaissent lorsque l'on atteint les 10 bars de pressions dans le moteur.

Le problème vient d'une fuite entre les chambres d'admission et d'échappement. Cette étanchéité se fait par deux surfaces en acier.
Au début, le moteur ne tournait pas, les fuites étaient très importantes.
Nous avons alors réduit la distance entre les deux surfaces : 3 bars de gagnés.
Nous avons ensuite poncé (au papier à l'eau) une des surfaces qui était un peu trop rugueuse : 5 bars de gagnés.

Que faut il maintenant faire pour continuer à améliorer l'étanchéité :
- diminuer encore la rugosité ?
- changer de matériau (acier sur ??)?
- changer d'huile ?

je ne trouve pas beaucoup d'infos, je fais donc appele à vous. (j'ai pu voir que le même principe d'étanchéité était utilisé dans les moteurs hydrauliques à engrenages entre l'engrenage et le capot).

Merci

Kevin
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[Zozo_MP]

Bonjour

Je pense que nos spécialistes de l'hydraulique, vont vous demander de détailler un peu la forme des deux pièces en question. (et tout ce qui n'est pas secret autour).
En effet des problèmes à partir de 10 bars c'est étonnant en hydraulique.

Pouvez-vous poster un dessin même succint, pour que nous puissions faire des réponses ayant le maximum de pertinence. Indiquer aussi la nature des matières utilisées.

Cordialement

[invite878d9c1c]

Alors je vais essayé de compléter.
Pour le moment, il y a un noyau fixe. un piston tourne autour de se noyau qui forme des chambres. 2 capots, un de chaque coté frotte sur les cotés du noyau et sont chargé de fermer les chambres. Ces capots tourne excentrique autour de l'axe.

Voici

Merci

[Zozo_MP]

Bonjour

Je pose quelques demandes ou remarques complémentaires de façon à déblayer le terrain pour mes petits camarades super-spécialistes.

Remarques :
Si je comprends bien les deux flancs, en rouge, sont solidaires, étanchés et fixés au piston. Ce piston n'est pas cylindrique mais une forme, disons plutôt rectangulaire (en couronne avec des formes usinées).
Le piston assure grâce à la rotation et l'excentration la compression au moment du passage à proximité des chambres.

J'attire votre attention que votre description peut être ambigüe (au moins pour moi )
En effet vous dites

Le problème vient d'une fuite entre les chambres d'admission et d'échappement. "

or dans votre dessin on ne voit pas ces chambres d’admission et d’échappement. On n’a l’impression que la fuite se fait au niveau de l’étanchéité entre le noyau et les flasques (étanchéité dynamique en vert sur le dessin) ce qui n’aurait rien d’étonnant.

Si vous pouviez :
- nous faire une vue de droite ou gauche en coupe
- nous dire aussi comment arrive l’huile sous pression dans les chambres cela permettrait une meilleure compréhension
- Egalement est-ce que les arrivées d’huile sont libres de toutes valves ou assimilées soupapes. Je présuppose que l’arrivée d’huile se fait directement dans la chambre au moment du PMB (ou PMH selon comment on raisonne).

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite878d9c1c]

Je viens de trouver une photo qui a déjà été mise sur internet.

Voici donc le moteur : Trilobique.
Il y a 2 étanchéités :
- une en bleue qui est arrete sur surface.
- une en vert qui est entre le coté et le noyau.

je ne pense pas que ce soit la fuite en bleue car en jouant sur la distance entre le coté et le noyau les fuites s'aggravent ou diminuent.

Donc les fuites sont celles en vert, l'huile rejoint l'echappement entre le noyau et le coté. Je cherche donc à améliorer cette liaison.

Merci

[Zozo_MP]

Bonjour

C'est bien ce que je pensais. Nous connaissons très bien ici le moteur trilobique car un de nos petits camarades a posé un brevet. Il y a déjà des brevets déposés la dessus.
Donc j'espère pour vous qu'il y a une amélioration et une innovation suffisante pour justifier une nouveauté brevetable.

Ceci dis cela n'empèche pas de répondre a vos questions. Enfin! dès que les pièces jointes seront validées.

Cordialement

[invite878d9c1c]

Nous avons une application du moteur où aucun autre moteur peut correspondre.
Nous sommes en collaboration avec l'inventeur donc pas de problème de brevet.

merci de vous penchez sur mon problème de fuite....

Kevin

[Zozo_MP]

Bonsoir

Pouvez vous faire une photo du flanc (ce qui servirait de culasse) ?

L'admission de l'huile se fait par le centre en l'occurence le piston, n'est-ce pas.

Je suppose que cette culasse est ouvragée pour que l'huile puisse passer du trou d'admission qui est dans le piston trilob vers la chambre qui servira à comprimer le piston et donc à le faire tourner. idem pour l'échappement.

Regardez le déplacement cinématique des trous in et out, ils doivent à un moment emprunter la même trajectoire ce qui ne doit facilité pas l'étanchéité.

Un schéma de circulation du fluide dans le flan du bas et du haut (avec au moins 3/4 de tour du piston) permettrait de comprendre un peu mieux ou peuvent se situer les conflits de pression.

Cordialement

[invite878d9c1c]

Voici un schéma où on voit le relation.
En rouge l'admission HP.
En bleu l'échappement BP.

Sur la photo, l'admission à droite est en action et la gauche bloqué par le piston sachant que les 2 admissions sont reliés.
L'échappement en bas est en action pour vider la chambre alors que l'échappement en haut est aussi relier à la chambre dite morte car il n'y a pas de variation de volume pendant le 6ieme de tour.

Le moteur est ensuite fermé par deux pièces fixés au piston bleu. C'est deux pièces tournent excentrique sur le noyau vert. Je cherche donc à améliorer l'étanchéité entre les cotés et le noyau.

Merci

[invite878d9c1c]

En gros je cherche des infos ou des liens pour déterminer l'influence de :
- la rugosité
- la viscosité de l'huile
- le revetement ou le traitement
- les matériaus à utiliser
dans le but d'avoir un bon glissement et une forte étanchéité.

Kevin

[invite69483f5c]

Bonjour,

Ce que vous présentez ressemble au moteur rotatif à combustion interne. Eux aussi avaient de gros problèmes d'étanchéïté entre les chambres.

En hydraulique pour limiter les fuites il faut diminuer les jeux de fonctionnement. Pour cela il y a 2 solutions diminuer les tolérances d'usinage de façon à n'avoir que quelques microns de jeu avec un état de surface irréprochable soit limiter le jeu avec des compensations de pression mécanique et hydraulique comme employées dans les pompes à engrenages qui fonctionnent à 250, 300 bars.

[Zozo_MP]

Bonjour
Vous oubliez un point essentiel qui est la rigidité réelle des deux pièces fixées au piston bleu. Si les deux flancs s'ouvrent chacun de 0,01 à 0,05 mm vous voyez tout de suite les fuites potentielles. Ce problème est bien connu sur les moules à injection par exemple.
Avec deux comparateurs (un de chaque coté) vous aurez vite fait de répérer si la cause n'est plutôt de la RDM.

C'est un peu ce que dit djodjo44 dans la dernière partie de son message.

Si déjà vos pièces sont aciers dur correctement rectifiées (pas de gratage ni toile à poter)que vous maîtriser les dilatation dues à la pression vous devriez dépasser allègrement les 10 bars (petite pression que l'on trouve plus en pneumatique qu'en hydraulique).
Je pense que tant que vous n'aurez pas atteint au moins 20 ou 50 bars cela ne sert à rien de se préoccuper de l'huile qui a très peu à voir avec les fuites actuelles.

Cordialement

[invite4f7a60b6]

bonsoir
tout d abord je n ai jamais "senti " le trilobique comme un bon moteur , je peut me tromper mais il peut devenir un bon moteur hydraulique qui sait.
tout d abord une personne m'a appris qu il y a toujours deux matières différentes a l endroit ou il faut une étanchéité rigoureuse notamment au niveau de la distribution ; aspiration/ refoulement.
1/une dite molle et une dite dure. en général bronze traité et fonte / acier
l huile étant incompressible , il est donc normal quand fin de course ascendante
du piston ou des pistons celle-ci en pression importante se déplace très facilement si les jeux sont important surtout si l huile est chaude (la viscosité de l huile change avec la chaleur , pour l eau pas de changement de viscosité) mais également si elle rencontre une surface relativement minime pour ci loger ,elle ne manquera pas de causer des ennuis comme le soulèvement d une pièce .
ET SUPER FUITE .
2/ 300 bars et 1 cm2 seulement cela fait 300 daN de pousser
3/ TOUTES les pompes a partir du moment ou il y a une forte pression il y a compensation hydrostatique ,c est a dire , l on calcule , que pour une glace de distribution (pompe a barillet a piston axiaux ) il y a par exemple une surface de 4.5 cm2 de surface qui DONNE une force d un coté de cette glace ,de l autre coté l on se débrouille pour avoir la même surface et ainsi il y a équilibre des forces mais un ressort de faible force est garant de l'étanchéité de la glace contre le barillet.
ps ; j ai dis une surface qui donne une force ...mais il faut imager qu'au moment ou il y a passage entre le refoulement et l'admission il peut y avoir des pics de pression très importante. pour cette raison l'on voit des glace avec une très fine rainure en augmentation conique , cela décomprime l huile il y a une très légère liaison entre pression et admission ,mais vraiment infime, cela suffit a supprimer les bruits de cognements (huile en très forte pression emprisonné) mais également la cavitation.
pour le moteur trilobique ,je verrais les flasques de cotés en bronze et des segments ou plutôt des rouleaux (2) ,en bout des arrêtes du rotor , avec tout les angles plutôt aplatis sur le stator 3 concaves + 3 convexes pour une meilleure étanchéité et un meilleur mouvement sans heurt
par contre difficile d avoir une compensation hydrostatique. mais pour les gerotor c est pareil ,150 bars tout de même .
ici un moteur gerotor simple , il existe le même avec des rouleaux mais ceux-ci sont a la place des sommets sur chaque bossage du stator.
http://en.wikipedia.org/wiki/Gerotor

[invite878d9c1c]

Désolé pour mon temps de réaction mais je n'avais plus d'accès à internet.

Pour commencer, merci pour vos réponses.
Je me suis rendu compte qu'il fallait travailler un peu tous les points.
Notre précision était pour le moment de quelques centièmes, il va falloir affiner.
Nos surfaces sont normalement plannent mais il va falloir qu'elles soient parfaitement planne.
Notre rugosité est beaucoup trop élevé.

Pour l'huile, c'est en effet un point important mais qui n'a pas de raison d'intervenir si vite dans notre problème.

Pour les matériaux, on le prendra en compte dans un prochain prototype.

Ai je bien résumé?

Kevin

[Zozo_MP]

Bonjour

Hum! hum ! pas tout à fait vous poursuivez votre idée sur la rugosité, alors que Michel , djodjo44 et moi même vous disons de regarder du côté de la déformation des pièces (gonflement du à la pression pour faire simple). A ce stade la rugosité je n'y crois pas sauf à avoir des jeux de forgerons.

Egalement regardez le chemin que font les admissions et échappements au cours de la rotation, d'autant que les admissions communiquent entre-elles et que les phases de poussées ne sont pas les même entre la droite et la gauche, disons qu'elle ne peuvent pas être symétriques de fait.

Cordialement

[invite878d9c1c]

Bonjour

J'avais en effet fait des simulations par éléments finis pour voir la déformation et j'avais trouvé de toutes petites déformations.
Je viens de les ressortis et en fait il semblerait que même avec 10 bars, la déformation soit de l'ordre du micron (donc pas négligeable vu notre tolérance).
Avec 80bars, ce serait même du centième. Je vais me pencher là dessus.

Merci beaucoup!!!

[Zozo_MP]

Bonjour

Je ne voudrais pas être trop "lourdingue", mais les calculs de RDM sont à la fois merveilleux mais je m'en méfie comme de la peste car c'est vite fait de se réfugier derrière des calculs qui peuvent être inexacts.
Pour la simple raison que la plupart de ces logiciels (au moins ceux inclus dans les logiciels de CAO) sont très limités notamment car ils prennent des pièces seules et non pas assemblées et d'autre part le nombre de paramètre pris en
compte sont insuffisants.

Dans votre cas et avec votre proto en l'état ou il est : prenez des mesures à différents endroits en mettant des comparateurs très sensibles et en jouant sur la pression
Je suis prêt à vous pariez un kilo de carottes que vous avez des déformations à des endroits auquels vous ne pensez pas forcément. De toute façon compte tenu des pressions que vous voulez atteindre à terme c'est le point faible de l'ensemble (cf ce que dit Michel). Un autre point que j'espère vous avez vérifiez c'est l'effort (et la déformation sur l'axe excentrique qui tient le trilobe Bleu.

Bon courage.

Cordialement

[invite981ec232]

entièrement d'accord avec zozo_mp sur les logiciels d'élément finis
On peut leur faire dire ce que l'on veut si on ne définit pas bien les conditions aux limites
une autre piste même si c'est plus capillo tracté : deformation par resonance des éléments a la vitesse nominale
les elements se mettent a vibrer entre eux et laisse passer du fluide
si c'est ça le phénomène devrait disparaitre a une autre vitesse de rotation

[invite878d9c1c]

Merci pour les pistes et les points auquelles il faut faire attention.

Kevin