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"Perfectionnements au mécanisme hydraulique à variation de vitesse."
Cette invention se rapporte à un mécanisme hydraulique à variation de vitesse du type où des pompes à palettes ro- tatives accouplées à des moteurs,sont employées.
Un des buts de l'invention est de procurer un mécanis- me perfectionné du type mentionné ci-dessus dans lequel la partie qui constitue la pompe est munie d'un barillet régla- ble qui est mobile de façon à faire varier la quantité et la direction du liquide fourni par la pompe au moteur et par lequel on obtient les variations de vitesse et de sens de rotation.
Un autre objet est de perfectionner la pompe individuelle et le moteur en les munissant de plusieurs palettes doubles radiales,s'étendant diamétralement;chaque palette double étant maintenue en contact par ses bords ra- diaux internes,durent la course de travail.
Un autre objet de l'invention est la disposition des parties en contact de chaque palette individuel le,de sorte
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que des palettes diamétralement opposées se repoupent sur-
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-1 l'axe de ratation de la partie considérée (pompe ou moteur) formant ainsi un système équilibré.
Un autre perfectionnement est l'établissement des alé- sages de chaque partie, de façon que la pression sur les bords des palettes,pression due à l'action du passage du liquide soit diminuée lorsque les palettes passent sur les lumières intérieures de chacune des parties constituant le mécanisme.
Un autre but est de compenser la perte de liquide ré- sultant du fonctionnement même de ce mécanisme par un arran- gement spécial.
Un autre objet est également d'empêcher les rentrées d'air par les coussinets à l'intérieur du carter du mécanisn- me.
Les buts énoncés plus haut et autres sont obtenus par l'appareil représenté par les dessins ci-joints,dans lesquels
La figure I est une coupe transversale du mécanisme hy- draulique à variation de vitesse.
La figure 2 est une coupe longitudinale correspondante de ce mécanisme.
Les fig.5,4 & 5 sont des vues des palettes montrant la forme qu'elles prendraient dans un mécanisme cónstitué par trois palettes doubles.
Les fig.6,7 & 8 sont des vues montrant différentes posi- tions pour lesquelles le mécanisme peut être réglé.
Le mécanisme figuré comprend deux parties ,la pompe P et le moteur M.
La partie pompe 2 comprend les trois palettes doubles 1.1,2,3,3 qui sont montées dans des rainures radiales d'un rotor 4.Les palettes doubles sont logées dans l'alésage d'- un barillet 5 qui peut être réglé de la façon qui sera in- diquée par la suite.Le rotor 4 est pourvu d'un arbre de com- mande 8 qui est relié d'un côté,au travers d'un presse-étou-
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pe,au mouvement primaire (non figuré),les extrémités de l'arbre tournant dans les roulements à billes11,12,Le barillet 5 est une pièce fendue creusqui est en contact avec et qui peut glisser le long des surfaces usinées
13a du bâti fixe 13; il glisse également entre les faces usinées intérieures des deux flasques 14 & 15.
L'excentricité entre l'alésage du barillet 5 et de l'arbre 8 du rotor de la pompe peut être réglée de façon à faire varier la quantité et la direction de la décharge par le déplacement du barillet 5 dans une direction verti- cale.Ce déplacement est obtenu par la rotation d'un volant à main 16 comportant un manchon taraudé 16a avec lequel s'engage un axe 17.fixé à la partie supérieure du barillet
5.
La palette double II,montrée en fig.5,comporte des prolongements latéraux 1' qui sont en contact de façon à ce que les demi-palettes puissent s'appliquer l'une contre l'autre.La palette double 2.2 (fig. 4) comporte des pro- longements 2',un peu en retrait par rapport aux côtés ex- térieurs pour laisser libre passage aux prolongements I' des palettes doubles 1.1,lorsque les palettes simples 2. 2 sont amenées en contact.
Les palettes simples 3.3 (fig.5)ont chacune,un prolon- gement central 3' ,de façon à laisser libre passage aux prolon gements 1' & 2' quand les palettes simples 3.3 sont amenées en contact.
Comme il tombe sous les sens,toute une combinaison de forme peut être adoptée pour les parties terminales de con- tact des palettes,pourvu que chaque palette simple soit sy- métrique de l'autre afin de former un système équilibré. On voit facilement que les trois palettes doubles,ou un plus grand nombre si la construction le comporte,se recoupent sur un axe commun qui est celui du rotor 4.Les palettes simples
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étant en contact,les palettes doubles forment un plan diamé- tral continu, transmettant ainsi diamétralement la pression de réaction due à l'action du passage du liquide,entre l'alé- sage du barillet et les bords des palettes durant la course de travail de chacune d'elles.Les palettes doubles peuvent se mouvoir chacune,diamétralement,
d'une petite quantité indépen- damment l'une de l'autre.et laisser libre passage aux autres palettes, de façon à coopérer avec les surfaces travaillantes et non travaillantes de l'alésage du barillet.
Les palettes doubles sont calibrées,leur longueur diamé- trale étant telle qu'elles ne sont pas en contact avec l'alé- sage du barillet 5.Les parties supérieures et inférieures de l'alésage entre les ouvertures des lumières 6-7 constituent les surfaces travaillantes qui sont aussi bien que possible, circulaires.L'alésage sus-indiqué est légèrement allongé sur le diamètre aux parties de sa circonférence définies par les ouvertures des lumières 6-7,les parties élargies constituant les surfaces non travaillantes,les arcs formant ce diamètre allégé sont décrits de points situés à une faible distance à droite et à gauche du centre des surfaces travaillantes du barillet 5,
le motif de cet allègement dans la largeur ou dia- mètre étant de soulager les palettes quand elles se trouvent dans une mauvaise position et pour maintenir ainsi une réac- tion équilibrée, quand elles sont dans une position diamétra- le avec les lumières d'aspiration et de décharge.
Les parties tournantes du moteur M sont identiques aux parties correspondantes de la pompe ?,mais dans la construc- tion présente elles sont constituées par des dimensions plus grandes,car le mécanisme peut effectuer une réduction de vi- tesse.Naturellement,les parties du moteur ont une forme identique aux parties correspondantes de la pompe.
Comme il est figuré,les parti,es tournantes comprennent un rotor 18, des palettes doubles 1a, 2a & 3a et un
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arbre de commande 8a,tournant dans des roulements à belles.
L'alésage du barillet du moteur en (20) est formé dans l'en- veloppe fixe du mécanisme dont une partie 20a agit comme gui- de et correspond à la projection 5+ du barillet réglablé 5.
Comme il toumbe sous les sens,l'excentricité entre le rotor 18 et son barillet est constante .
Comme il est montré sur les figures 5,6 & 7 la variation de vitesse et le changement du sens de . rotation sont effeo- tués par le réglage de la position du barillet 5 relativement au rotor 4 de la pompe,les sens de rotation de chaque partie étant indiqués par des flèches en traits pleins et le sens d'écoulement du liquide par des flèches en traits disconti- nus. Les positions de chaque partie indiquées sur la figure 6 sont telles que les deux rotors tournent dans le même sens, le rotor 18 tournant à sa plus grande vitesse relative. La fi- gure 7 montre la position neutre pour laquelle le mécanisme ne réalise aucune transmission du mouvement ;aucun n'- étant déchargé et le rotor 18 restant au repos.
Dans la posi- tion représentée par la figure 8,la pompe et le moteur tour- nent dans des sens opposés,le retor 18 tournant à sa plus grande vitesse relative.Il est évident que la vitesse du roto 18 peut varier entre les limites définies par les positions des figures 6 & 8,puisque toute variation dans le volume du barillet contrôleur au dessus ou au dessous de la position neutre,a.pour résultat de fournir au moteur un volume de li- quide proportionnel au volume déplacé ou balayé par les pa- lettes de la pompe.
En se référant aux figures 1 & 2,l'espace libre figuré au dessus du barillet 5 est,durant la durée de l'opération continuellement immergé dans le liquide;cependant des bulles d'air ou de vapeur peuvent se former dans le sein du liquide surtout lorsque le débit demandé est supérieur au de@it nor- mal,ceci est dû à la différence de la pression de refoulement sur la pression d'aspiration plus faible.due à la compressi- -
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bilitéu liquide si celui-ci est soumis à de hautes pressions
De tempsà autre, par conséquent, on ouvre un robinet purgeur
21 fixé sur un bossage 2Ia au sommet du carter enfermant le mécanisme, en même temps qu'un robinet 22,situé sur un tuyau aboutissant à un bac de compensation contenant du liquide.
Toute bulle d'air contenue dans le liquide au dessus du ba- rillet 5 peut ainsi passer au travers du robinet d'échappe- ment 21 et être remplacée par du liquide provenant du bac 23.
La pression d'équilibre entre l'espace libre au sommet du barillet de contrôle 5 et un côté d'aspiration quelconque des retors,quel qu'il soit,est maintenue par les plapete à billes 24 & 25, situés sur le barillet 5.Le clapet à billes 24 ou 25 qui se trouve du côté du refoulement du mécanisme est maintenu en contact avec son siége supérieur 26 pendant que le clapet situé sur le eôté aspiration est maintenu sur son siége inférieur, tant que le côté aspiration est à une pression inférieure à celle qui règne dans l'espace libre au sommet du barillet de contrôle 5. Si la pression de côté aspiration s'élève au dessus de celle de l'espace libre,des fuites se produisent à travers les clapets du côté aspira- tion dans l'espace libre mentionné ci-dessus et il en résulte un équilibrage entre les deux espaces.
Comme il est figuré,les entrées pour les roulements à billes 11,12, à l'intérieur des flasques 14,15 sont en commu- nication,par les conduits 28 & 29 avec l'espace libre au som- met du barillet 5.En conséquence,il ne peut y avoir aucune rentrée d'air par les presse-étoupe de l'extérieur de la pom- pe dans l'espace libre.De toute façon, la tendance de l'air à rentrer dans le mécanismeest contrecarrée par la faible sur- pression du liquide qui est maintenue dans l'espace libre au sommet du barillet 5.
Les parties pompe et moteur peuvent ne pas être @@@ réu- nies en une même superstructure,mais également établies en unités séparées.
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"Improvements to the hydraulic variable speed mechanism."
This invention relates to a variable speed hydraulic mechanism of the type where rotary vane pumps coupled to motors are employed.
One of the objects of the invention is to provide an improved mechanism of the type mentioned above in which the part which constitutes the pump is provided with an adjustable barrel which is movable so as to vary the quantity and the quantity. direction of the liquid supplied by the pump to the motor and by which the variations in speed and direction of rotation are obtained.
Another object is to improve the individual pump and motor by providing them with several radial double vanes, extending diametrically, each double vane being kept in contact by its internal radial edges, last the working stroke.
Another object of the invention is the arrangement of the parts in contact of each individual pallet le, so
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that diametrically opposed pallets overlap on-
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-1 the failure axis of the part considered (pump or motor) thus forming a balanced system.
Another improvement is the establishment of the bores of each part, so that the pressure on the edges of the pallets, pressure due to the action of the passage of the liquid is reduced when the pallets pass over the interior ports of each of the parts. constituting the mechanism.
Another object is to compensate for the loss of liquid resulting from the actual operation of this mechanism by a special arrangement.
Another object is also to prevent the inflow of air through the bearings inside the housing of the mechanism.
The above and other objects are obtained by the apparatus represented by the accompanying drawings, in which
Figure I is a cross section of the hydraulic variable speed mechanism.
Figure 2 is a corresponding longitudinal section of this mechanism.
Figs. 5.4 & 5 are views of the paddles showing the shape they would take in a mechanism consisting of three double paddles.
Figs. 6,7 & 8 are views showing different positions for which the mechanism can be adjusted.
The mechanism shown has two parts, the P pump and the M motor.
The pump part 2 comprises the three double vanes 1.1,2,3,3 which are mounted in radial grooves of a rotor 4. The double vanes are housed in the bore of a barrel 5 which can be adjusted from the way which will be indicated later. The rotor 4 is provided with a control shaft 8 which is connected on one side, through a cable gland.
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eg, in the primary movement (not shown), the ends of the shaft rotating in the ball bearings11,12, The barrel 5 is a slotted hollowed out part which is in contact with and which can slide along the machined surfaces
13a of the fixed frame 13; it also slides between the internal machined faces of the two flanges 14 & 15.
The eccentricity between the bore of barrel 5 and the shaft 8 of the pump rotor can be adjusted to vary the amount and direction of discharge by moving barrel 5 in a vertical direction. This movement is obtained by the rotation of a handwheel 16 comprising a threaded sleeve 16a with which engages a pin 17 fixed to the upper part of the barrel.
5.
The double pallet II, shown in fig.5, has side extensions 1 'which are in contact so that the half-pallets can be pressed against each other. The double pallet 2.2 (fig. 4 ) comprises extensions 2 ', slightly set back from the outer sides to allow free passage for the extensions I' of the double pallets 1.1, when the single pallets 2. 2 are brought into contact.
The single pallets 3.3 (fig.5) each have a central extension 3 ', so as to leave free passage for the extensions 1' & 2 'when the single pallets 3.3 are brought into contact.
As is common sense, any combination of shapes can be adopted for the end contact portions of the pallets, provided that each single pallet is symmetrical to the other to form a balanced system. It is easily seen that the three double vanes, or a greater number if the construction includes it, intersect on a common axis which is that of the rotor 4.
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being in contact, the double vanes form a continuous diametric plane, thus transmitting diametrically the reaction pressure due to the action of the passage of the liquid, between the bore of the barrel and the edges of the vanes during the working stroke of each of them.The double pallets can each move diametrically
of a small quantity independently of one another. and allow free passage to the other pallets, so as to cooperate with the working and non-working surfaces of the barrel bore.
The double vanes are calibrated, their diametral length being such that they are not in contact with the bore of the barrel 5. The upper and lower parts of the bore between the openings of the lumens 6-7 constitute the working surfaces which are as well as possible, circular. The above-mentioned bore is slightly elongated in diameter at the parts of its circumference defined by the openings of the slots 6-7, the widened parts constituting the non-working surfaces, the arcs forming this lightened diameter are described from points located at a small distance to the right and to the left of the center of the working surfaces of the barrel 5,
the reason for this reduction in width or diameter being to relieve the paddles when they are in a bad position and thus to maintain a balanced reaction, when they are in a diametrical position with the suction ports and discharge.
The rotating parts of the motor M are identical to the corresponding parts of the pump?, But in the present construction they are made of larger dimensions, since the mechanism can effect a reduction in speed. Of course, the parts of the motor have a shape identical to the corresponding parts of the pump.
As shown, the rotating parts include a rotor 18, double vanes 1a, 2a & 3a and a
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control shaft 8a, rotating in fine bearings.
The bore of the motor barrel at (20) is formed in the fixed casing of the mechanism, part of which 20a acts as a guide and corresponds to the projection 5+ of the adjustable barrel 5.
As it rotates in the direction, the eccentricity between the rotor 18 and its barrel is constant.
As shown in figures 5,6 & 7 the speed variation and the change of direction of. rotation are effected by adjusting the position of the barrel 5 relative to the rotor 4 of the pump, the directions of rotation of each part being indicated by arrows in solid lines and the direction of liquid flow by arrows in lines disciplinary. The positions of each part shown in Figure 6 are such that the two rotors rotate in the same direction, the rotor 18 rotating at its highest relative speed. Figure 7 shows the neutral position for which the mechanism carries out no transmission of the movement, none being unloaded and the rotor 18 remaining at rest.
In the position shown in Figure 8, the pump and motor rotate in opposite directions with the retor 18 rotating at its highest relative speed. It is evident that the speed of the roto 18 can vary between the defined limits. by the positions of figures 6 & 8, since any variation in the volume of the controller barrel above or below the neutral position, has the result of supplying the motor with a volume of liquid proportional to the volume displaced or swept by the pump paddles.
Referring to Figures 1 & 2, the free space shown above the barrel 5 is, during the operation period continuously immersed in the liquid; however air or vapor bubbles may form in the breast of the liquid especially when the requested flow rate is greater than normal, this is due to the difference between the discharge pressure and the lower suction pressure. due to the compression -
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fluidity if it is subjected to high pressures
From time to time, therefore, we open a drain valve
21 fixed to a boss 2Ia at the top of the casing enclosing the mechanism, together with a valve 22, located on a pipe leading to a compensation tank containing liquid.
Any air bubble contained in the liquid above the barrel 5 can thus pass through the exhaust valve 21 and be replaced by liquid coming from the tank 23.
The equilibrium pressure between the free space at the top of the control barrel 5 and any suction side of the twists, whatever it is, is maintained by the ball plates 24 & 25, located on the barrel 5. The ball valve 24 or 25 which is on the discharge side of the mechanism is kept in contact with its upper seat 26 while the valve located on the suction side is held on its lower seat, as long as the suction side is at pressure. lower than that in the free space at the top of the control barrel 5. If the suction side pressure rises above that in the free space, leaks will occur through the valves on the suction side in the free space mentioned above and this results in a balance between the two spaces.
As it is illustrated, the entries for the ball bearings 11,12, inside the flanges 14,15 are in communication, by the conduits 28 & 29 with the free space at the top of the barrel 5. As a consequence, there can be no re-entry of air through the packing glands from outside the pump into the free space. In any case, the tendency of air to re-enter the mechanism is countered by the low overpressure of the liquid which is maintained in the free space at the top of the barrel 5.
The pump and motor parts may not be combined in one superstructure, but also established as separate units.
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