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Carter pour machines à piston oscillant.
La présente invention 'se rapporte à un carter ou enveloppe destiné plus spécialement aux machines à piston oscillant ou culbutant, et caractérisé en ce que les tubulures d'entrée et de sortie, ou seulement la tubulure d'entrée ou la tubulure de sortie débouchent dans des espaces de guidage ou de compensation, disposés entre la chambre de travail de la machine et la tubulure. Suivant l'invention, lesespaces de guidage ou de compensation embrassent en forme de spirale la chambre de travail de la machine et comportent un volume multiple de cette chambre de travail.
Dans les machines à piston oscillant connues à ce jour, et dans lesquelles un piston oscillant (culbutant) est monté obliquement par rapport à l'arbre moteur dans une enveloppe sphérique et est empéché de prendre part au mouvement de rotation, on rencontre le défaut que la machine en marche produit des bruits augmentant fortement avec le nombre de tours par
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minute.
ces bruits sont dus aux transformations énergétiques du liquide moteur, c'est-à-dire au guidage du liquide dans la machine et dans le carter, Si, dans une machine à piston oscillant qui, dans presque tous les cas, est à action double, le liquide moteur est renversé de la tubulure d'entrée à la tubulure de sortie, la vitesse maximum d'écoulement se trouvera, aussi bien au coté d'aspiration qu'au côté de pression de la machine, alternativement aux deux côtés du piston oscillant, de sorte que la colonne de liquide se rompra facilement au côté aspiration, d'où formation de coups de bélier qui déterminent les bruits mentionnés.
De plus, dans les machines à piston oscillant connues, les ouvertures d'entrée et de sortie étaient relativement petites et correspondaient au maximum à un angle d'ouverture de 60 (par rapport au point central de l'enveloppe ou carter, la paroi séparatrice formant le point de départ.) En conséquence, l'espace ou chambre de travail de la-machine devait être rempli et inversement vidé pendant le passage du piston - ou pendant l'oscillation de celui-ci - par cette petite ouverture d'admission et inversement cette petite ouverture de sortie.
De ce fait, les vitesses maxima mentionnées ci-dessus, aux deux côtés du piston oscillant, sont augmentées, et par suite, les bruits renforcés, il y avait de plus, dans ces machi- nes, une transformation continue, dans la chambre de la machi- ne, d'énergie d'écoulement en énergie de pression, et inversement, de sorte que ces machines travaillaient par à coups. ues défauts sont évités, suivant l'invention, du fait que, entre la chambre de travail de la, machine et la tubulure d'en- trée (respectivement la tubulure de sortie) il est prévu des espaces de guidage ou de compensation. Dans ces espaces, les différences de vitesses du liquide entrant ou du liquide sortant se compensent, de sorte qu' il se produit un apaisement du fluide moteur.
Plus ces espaces de guidage ou de compensation sont grands, et d'autant plus vite et plus silencieusement se produit
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la compensation, l'équilibre des vitesses dans ces espaces.
Pour en outre éviter des transformations d'énergie par écoulement du liquide des espaces de guidage dans la chambre de travail, et réciproquement, les espaces de guidage sont disposés, conformément à l'invention, de telle façon qu'ils s'étendent en forme de spirale autour de la chambre de travail, ce qui rend possible une grande section de l'ouverture de passage pour le liquide. Les ouvertures de ces espaces de guidage spiralaires, vers la chambre de travail, peuvent embrasser cette chambre sur une ouverture d'angleallant jusque 180 , la paroi séparatrice entre l'espace d'aspiration et l'espace de pression de la machine étant, pour cet angle, le point de départ (zéro).
Pour de plus grands angles, il y aurait liaison directe entre les côtés aspiration et refoulement de la machine.
Afin de maintenir aussi grande que possible la section d'écoulement desespaces de guidage versla chambre de travail de la machine, lesbords desouvertures des espaces de guidage peuvent, dans le cas extréme, être déportés latéralement vers l'extérieur d'une quantité telle qu'ils coïncident avec les bords périphériques du piston oscillant dans les deux positions extrêmes de ce piston, Il s'en suit que l'ouverture de passage doit se terminer en pointe.
Afin que le liquide passant de l'espace de guidage dans la chambre de travail, respectivement le liquide refoulé de la chambre de travail dans l'espace de guidage soit guidé, alimenté sans encombre, les parois des espaces de guidage sont, à l'endroit de transition entre ces espaces et la cham- bre de travail, à peu prèsparallèles à l'arbre moteur, ou si- tuées sous un angle faible par rapport, à celui-ci. Par cette forme des parois, il est assuré un écoulement sans à-coups du liquide vers les chambres de guidage ou de compensation.
Les pistons employés avec le carter conforme à l'invention peuvent au reste avoir toute forme désirée ; ainsi, ils peuvent
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être pourvus de surfaces transporteuses parallèles, ou con vergentes vers l'extérieur, ou divergentes vers l'extérieur.
De plus les pistons comme dans toutes les machines à piston oscillant connues jusqu'ici, peuvent se dérouler par contact linéaire aux parois latérales de l'enveloppe ou peuvent poser surfacialement contre ces parois qui alors doivent tourner avec l'arbre moteur. Les pistons oscillants, qui sont montés inclinés sur l'arbre moteur, peuvent être empêchés de tourner grâce à une paroi séparatrice montée rotative ou fixe dans l'enveloppe, cette paroi subdivisant en même temps la chambre de travail de la machine en chambre d'aspiration et chambre de pression. pour des parois séparatrices fixes, les pistons oscillants sont rationnellement pourvus d'un forage dans lequel est engagée une broche qui, par une fente, attaque cette paroi ; comme la broche est montée rotative dans le piston, ce dernier est ainsi guidé le long de la paroi séparatrice sans encombre.
Par la disposition de telles broches cylindriques ou coniques, deux surfaces de guidage sphériques se raccordent rationnellement à gauche et à droite de la paroi séparatrice, la largeur de ces surfaces étant choisie en correspondance au diamètre des broches. Par ces surfaces de guidage, la broche qui, par suite de la force centrifuge, tend à sortir vers l'extérieur, est maintenue sûrement dans son support.
Ces surfaces sphériques de guidage doivent diminuer, dans la direction des extrémités de la paroi séparatrice, jusqu'à avoir l'épaisseur de la paroi située entre les tubulures, épaisseur qui correspond à peu près à celle de la paroi séparatrice, car autrement du liquide mo teur se trouverait, dans les positions extrêmes du piston os- cillant, entre les surfaces porteuses du piston et les parois latérales de l'enveloppe, liquide qui ne pourrait s'écouler si les surfaces sphériques de guidage avaient également aux extrémités de la paroi séparatrice la largeur moyenne.
Donc, pour éviter des écrasements de liquide moteur dans les posi-
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tions extrêmes, la largeur dessurfaces sphériquesde guidage doit diminuer aux extrémités de la paroi séparatrice jusqu' à arriver à l'épaisseur de celle-ci, ces surfaces sphériques peuvent former un tout avec la paroi séparatrice et être placées comme telles dans l'enveloppe ; elles peuvent cependant aussi être formées directement de l'enveloppe, tandis que la paroi séparatrice peut être fixée de la manière voulue dans l'enveloppe.
L' objet de l'invention est représenté en un exemple non limitatif de réalisation au dessin annexé, dans lequel : fig.l est une coupe axiale verticale de l'enveloppe, fig.2 est la même coupe, le piston oscillant et les organes moteurs étant en place dans l'enveloppe, fig. 3 est une coupe verticale transversale suivant la ligne III-III de la fig.l, fig.4 est une vue de la partie inférieure de l'enveloppe, fig,5 est une coupe partielle par un piston oscillant avec broches de guidage attaquant la paroi de séparation, fig.6 est une vue de la paroi séparatrice avec la surface de guidage périphérique pour les broches introduites dans le piston.
L'enveloppe ou carter pour machines à piston oscillant conforme à l'invention se compose, de la façon connue, de deux parties : la partie inférieure 1 et la partie supérieure
2. L'intérieur de l'enveloppe est de forme sphérique. L'enve - loppe est pourvue latéralement desdeux flasques 3 et 4 pour supporter l'arbre moteur 5. Ce dernier se termine par des ca - lottes sphériques 6, lesquelles sont d'autre part pourvues de surfaces7 en forme de portions de sphère. Entre les deux surfa- ces sphériques 7 est prévue une sphère 8 aplatie aux deux extré- mités d'un même diamètre ; cette sphère possède un forage dans lequel le piston oscillant 9 est logé obliquement par rapport à l'axe moteur. Le piston oscillant 9 possède un forage cylin - drique dans lequel est montée rotativement la broche 10.
Celle- ci chevauche, par une fenté, une paroi séparatrice 11 disposée fixe dans l'enveloppe 1 - 2, et qui divise la chambre de travail
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de la machine en une chambre d'aspiration et une chambre de compression. La chambre de travail est au reste limitée par les parois sphériques latérales 7, la paroi sphérique interne de l'enveloppe et le pourtour du corps sphérique 8. La broche cylindrique 10 est guidée à son pourtour par deux surfaces sphériques 12, qui se raccordent à droite et à gauche à la paroi séparatrice 11, de sorte que cette broche ne peut sortir vers l'extérieur lors du mouvement du piston oscillant.
La largeur de ces surfaces sphériques de guidage 12 diminue, aux extrémités de la paroi séparatrice 11, jusqu' à atteindre seulement l'épaisseur de la paroi 11 ou jusqu'à l'épaisseur la plus faible de la paroi 1.5 située entre les tubulures d'entrée et de sortie (aspiration et échappement) 13 et 14. La paroi séparatrice 11, avec les surfaces sphériques de guidage 12, peut au reste être maintenue dans l'enveloppe par un boulon 16, par exempleau moyen d'une goupil le 16'. Entre la chambre de travail de la machine et les deux tubulures 13 et 14 sont prévus deux espaces 17 et 18 de guidage ou de compensation. Ces espaces 17 et 18 (fig.5) s'étendent, dans l'exemple de réalisation, en forme de spirale autour de la chambre de travail et sont limités par les lignes 19, 20 et
21, 22.
Ces espaces de guidage-, dont le volume est rationnellement un multiple du volume de la chambre de travail, ne peuvent entourer cette chambre, au maximum, que sur un angle 01 de 1800, la paroi séparatrice 11 étant prise comme point de départ (zéro) pour le calcul de cet angle . Avec un angle plus grand que 180 , il y aurait possibilité d'une entrée directe du liquide de la chambre d'aspiration à la chambre de compression de la ma- chine. Avec la forme spiralaire des espaces de guidage ou de com- pensation 17, 18, les sections transversales de ces espaces di - minuent jusqu' à zéro. Les bords d'ouverture 20,20, respective- ment 22, 22 (fig,l ) se terminent, dans l'exemple de réalisation, en un angle aigu donné par la position oblique (l'obliquité) du piston oscillant 9.
La section de passage des espaces de guidage
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17, 18 à la chambre de travail de la machine est déterminée par lesdeux positions extrêmesdu piston 9 et lesbords d'ouvertu- re 20,20, respectivement 22,22 (fig.l et 2) peuvent, dans le cas limite, coïncider avec les bords périphériques du piston oscillant dans les deux positions extrêmes de celui-ci. Cette section de passage ne doit pas être choisie plus grande, sans quoi il pourrait également se produire un passage direct du liquide de la chambre de compression à la chambre d'aspiration de la machine, La section de passage peut toujours être choisie plus petite que la limite indiquée.
Le fonctionnement d'une machine à piston oscillant, équipée de l'enveloppe décrite, est le suivant .
Lors du mouvement oscillant du piston 9, le liquide est aspiré, du côté aspiration, dans la chambre de travail de la ma- chine et il passe de la tubulure d'admission 13 dans l'espace de guidage 17 et de là dans la chambre de travail. Au côté com- pression, le liquide est inversement refoulé dans l'espace de guidage 18 et de là dans la tubulure de sortie 14.
Par suite du travail à double effet du piston, les vitesses maxima d'écoulement se trouvent alternativement aux deux côtés du piston, si, comme dans l'invention, on prévoit alors les espaces de guidage
17 et 18, dont le volume est un multiple de celui de la chambre de travail - donc un multiple du volume de liquide admis - ces vitesses maxima peuvent alors s'équilibrer dans les espaces 17 et 18, sa,ns qu'aucune espèce de chocs puisse se produire dans la machine et sans grande perte d'énergie. Les parois 23 des espaces de guidage (fig.l et 4) s'étendent, à l'endroit de transition entre les espaces de guidage et la chambre de travail, à peu près parallèlement à l'arbre moteur 5 ou ne sont que faiblement incli- nés sur cet arbre.
Par cette forme des parois 23, on assure le passage le plus favorable du liquide de la chambre de travail à l'espace de guidage et inversement.
Par la prévision de cesespaces de guidage 17 et 18, la
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colonne de liquide ne peut plus se briser au coté aspiration et il ne peut plus se produire de grandes pertes - par chocs au côté compression.
REVENDICATIONS.
1. Enveloppe ou carter, en particulier pour machines à piston oscillant, caractérisée en ce que les tubulures d'entrée et de sortie, ou seulement l'une ou l'autre d'entre elles s'ouvrent dans des espaces de guidage ou de compensation, disposés entre la chambre de travail de la machine et les ditestubulures.
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Housing for oscillating piston machines.
The present invention relates to a casing or casing intended more especially for oscillating or tumbling piston machines, and characterized in that the inlet and outlet pipes, or only the inlet pipe or the outlet pipe, open into guide or compensation spaces, arranged between the working chamber of the machine and the tubing. According to the invention, the guide or compensation spaces embrace the working chamber of the machine in the form of a spiral and comprise a multiple volume of this working chamber.
In the oscillating piston machines known to date, and in which an oscillating piston (tumbling) is mounted obliquely with respect to the motor shaft in a spherical casing and is prevented from taking part in the rotational movement, the defect is encountered that the machine in motion produces noises which increase sharply with the number of revolutions per
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minute.
these noises are due to the energetic transformations of the motor liquid, that is to say to the guiding of the liquid in the machine and in the housing, Si, in an oscillating piston machine which, in almost all cases, is double-acting , the motor liquid is poured from the inlet pipe to the outlet pipe, the maximum flow speed will be found, both on the suction side and on the pressure side of the machine, alternately on both sides of the piston oscillating, so that the liquid column will easily break at the suction side, resulting in water hammer formation which determines the noises mentioned.
In addition, in known oscillating piston machines, the inlet and outlet openings were relatively small and corresponded at most to an opening angle of 60 (with respect to the center point of the casing or casing, the dividing wall forming the starting point.) Consequently, the space or working chamber of the machine had to be filled and conversely emptied during the passage of the piston - or during the oscillation of this one - by this small inlet opening and conversely this small exit opening.
As a result, the maximum speeds mentioned above, at both sides of the oscillating piston, are increased, and consequently, the noises reinforced, there was more, in these machines, a continuous transformation, in the chamber of the machine, from flowing energy to pressure energy, and vice versa, so that these machines worked in spurts. Ues defects are avoided, according to the invention, owing to the fact that, between the working chamber of the machine and the inlet pipe (respectively the outlet pipe), there are provided guide or compensation spaces. In these spaces, the differences in velocities of the incoming liquid or the outgoing liquid are compensated for, so that there is a calming of the working fluid.
The larger these guide or compensation spaces, the faster and more quietly occurs
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the compensation, the balance of speeds in these spaces.
In order further to avoid energy transformations by flow of the liquid from the guide spaces into the working chamber, and vice versa, the guide spaces are arranged, in accordance with the invention, in such a way that they extend in the form spiral around the working chamber, which makes possible a large section of the passage opening for the liquid. The openings of these spiral guide spaces, towards the working chamber, can embrace this chamber on an angled opening up to 180, the separating wall between the suction space and the pressure space of the machine being, for this angle, the starting point (zero).
For larger angles, there would be a direct connection between the suction and discharge sides of the machine.
In order to keep as large as possible the flow section of the guide spaces to the working chamber of the machine, the edges of the openings of the guide spaces can, in the extreme case, be offset laterally outward by an amount such that they coincide with the peripheral edges of the oscillating piston in the two extreme positions of this piston. It follows that the passage opening must end in a point.
In order that the liquid passing from the guide space into the working chamber, respectively the liquid discharged from the working chamber into the guide space is guided, supplied unhindered, the walls of the guide spaces are, at the place of transition between these spaces and the working chamber, more or less parallel to the motor shaft, or located at a low angle with respect to it. By this shape of the walls, a smooth flow of the liquid is ensured towards the guide or compensation chambers.
The pistons used with the housing according to the invention can moreover have any desired shape; so they can
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be provided with conveyor surfaces that are parallel, or con verging outwards, or diverging outwards.
In addition, the pistons, as in all oscillating piston machines known hitherto, can unwind by linear contact with the side walls of the casing or can lay surface against these walls which must then rotate with the motor shaft. The oscillating pistons, which are mounted inclined on the motor shaft, can be prevented from rotating by means of a dividing wall mounted rotatably or fixed in the casing, this wall at the same time dividing the working chamber of the machine into a chamber of suction and pressure chamber. for fixed dividing walls, the oscillating pistons are rationally provided with a borehole in which a pin is engaged which, through a slot, attacks this wall; as the spindle is rotatably mounted in the piston, the latter is thus guided along the dividing wall without hindrance.
By the arrangement of such cylindrical or conical pins, two spherical guide surfaces connect rationally to the left and to the right of the dividing wall, the width of these surfaces being chosen in correspondence with the diameter of the pins. By these guide surfaces, the spindle which, as a result of the centrifugal force, tends to come out outward, is securely held in its support.
These spherical guide surfaces must decrease, in the direction of the ends of the separating wall, until they have the thickness of the wall located between the tubes, a thickness which corresponds approximately to that of the separating wall, because otherwise liquid motor would be found, in the extreme positions of the oscillating piston, between the bearing surfaces of the piston and the side walls of the casing, liquid which could not flow if the spherical guide surfaces also had at the ends of the wall separator the average width.
Therefore, to avoid crushing engine liquid in the posi-
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extreme tions, the width of the spherical guide surfaces must decrease at the ends of the dividing wall until reaching the thickness thereof, these spherical surfaces can form a whole with the dividing wall and be placed as such in the envelope; however, they can also be formed directly from the envelope, while the dividing wall can be fixed in the desired manner in the envelope.
The object of the invention is shown in a non-limiting example of embodiment in the appended drawing, in which: fig.l is a vertical axial section of the casing, Fig.2 is the same section, the oscillating piston and the components. motors being in place in the enclosure, fig. 3 is a transverse vertical section taken along line III-III of fig.l, fig.4 is a view of the lower part of the casing, fig, 5 is a partial section through an oscillating piston with guide pins attacking the dividing wall, fig.6 is a view of the dividing wall with the peripheral guide surface for the pins introduced into the piston.
The casing or casing for oscillating piston machines according to the invention consists, in the known manner, of two parts: the lower part 1 and the upper part
2. The interior of the enclosure is spherical in shape. The casing is provided laterally with two flanges 3 and 4 to support the motor shaft 5. The latter ends in spherical caps 6, which are on the other hand provided with surfaces7 in the form of portions of a sphere. Between the two spherical surfaces 7 is provided a sphere 8 flattened at the two ends of the same diameter; this sphere has a borehole in which the oscillating piston 9 is housed obliquely with respect to the motor axis. The oscillating piston 9 has a cylindrical bore in which the spindle 10 is rotatably mounted.
This overlaps, by a slit, a dividing wall 11 arranged fixedly in the casing 1 - 2, and which divides the working chamber
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of the machine into a suction chamber and a compression chamber. The working chamber is furthermore limited by the lateral spherical walls 7, the internal spherical wall of the casing and the periphery of the spherical body 8. The cylindrical spindle 10 is guided at its periphery by two spherical surfaces 12, which are connected to right and left to the dividing wall 11, so that this pin cannot exit outwards during the movement of the oscillating piston.
The width of these spherical guide surfaces 12 decreases, at the ends of the separating wall 11, until reaching only the thickness of the wall 11 or until the thinnest thickness of the wall 1.5 located between the pipes d 'inlet and outlet (intake and exhaust) 13 and 14. The dividing wall 11, with the spherical guide surfaces 12, can moreover be held in the casing by a bolt 16, for example by means of a pin 16 '. Between the working chamber of the machine and the two pipes 13 and 14 are provided two spaces 17 and 18 for guiding or compensating. These spaces 17 and 18 (fig. 5) extend, in the exemplary embodiment, in the form of a spiral around the working chamber and are limited by lines 19, 20 and
21, 22.
These guide spaces, the volume of which is rationally a multiple of the volume of the working chamber, can only surround this chamber, at most, over an angle 01 of 1800, the dividing wall 11 being taken as the starting point (zero ) for the calculation of this angle. With an angle greater than 180, there would be the possibility of direct entry of liquid from the suction chamber to the compression chamber of the machine. With the spiral shape of the guide or compensation spaces 17, 18, the cross sections of these spaces decrease to zero. The opening edges 20, 20, respectively 22, 22 (fig, 1) end, in the exemplary embodiment, at an acute angle given by the oblique position (obliquity) of the oscillating piston 9.
The passage section of the guide spaces
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17, 18 to the working chamber of the machine is determined by the two extreme positions of the piston 9 and the opening ports 20,20, respectively 22,22 (fig. 1 and 2) can, in the extreme case, coincide with the peripheral edges of the oscillating piston in the two extreme positions thereof. This passage section must not be chosen larger, otherwise there could also be a direct passage of the liquid from the compression chamber to the suction chamber of the machine, The passage section can always be chosen smaller than the limit indicated.
The operation of an oscillating piston machine, equipped with the described casing, is as follows.
During the oscillating movement of the piston 9, the liquid is sucked, on the suction side, into the working chamber of the machine and it passes from the inlet pipe 13 into the guide space 17 and from there into the chamber. of work. On the compression side, the liquid is returned in reverse into the guide space 18 and thence into the outlet pipe 14.
As a result of the double-acting work of the piston, the maximum flow velocities are found alternately on both sides of the piston, if, as in the invention, then the guide spaces are provided.
17 and 18, the volume of which is a multiple of that of the working chamber - therefore a multiple of the volume of liquid admitted - these maximum speeds can then balance out in spaces 17 and 18, sa, ns that no kind of shocks can occur in the machine and without great loss of energy. The walls 23 of the guide spaces (fig.l and 4) extend, at the point of transition between the guide spaces and the working chamber, approximately parallel to the motor shaft 5 or are only slightly inclined on this tree.
By this shape of the walls 23, the most favorable passage of the liquid from the working chamber to the guide space and vice versa is ensured.
By providing these guide spaces 17 and 18, the
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liquid column can no longer break on the suction side and there can no longer be large losses - by impact on the compression side.
CLAIMS.
1. Casing or casing, in particular for oscillating piston machines, characterized in that the inlet and outlet pipes, or only one or the other of them, open into guide spaces or compensation, arranged between the working chamber of the machine and the ditestubulures.