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Appareil moteur récepteur actionné par un fluide sous pression utilisable notamment comme appareil mesureur de liquidée.
La présente Invention a pour objet un appareil actionné par un fluide toua pression pouvant fonctionner soit comme moteur voit comme récepteur, et dans ce dernier cas, il peut être notamment destiné à mesurer le volume du liquide (essence, gas-oil ou autre) qui le traverse.
Ledit appareil cet du type comportant un certain nombre de cylindres à double effet ayant leurs axes perpendiculaires à un axe commun, ces cylindres doubla effet recevant chacun une paire de pintons reliée entre eux de façon rigide. Un ou plusieurs dispositifs de distribution quelconques (tiroir, clapet, obturateur, etc....) sont commandés par un mécaniame convenable actionné par le mouvement des pistons, par exemple par un doigt forman t mani Telle.
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l..et. ¯pptu'c1l8 de ce type pr.h.:1t:'It en général un lll,Ju'lvdnJ..,n arave. Le 418pru1 tif de distribution, '-a .uécanlaU18 1..u .4:1.1" d t..1.". plotone I.IQ'1t. relias de façon fixe.
Lorsqu'une ,,. re à ètatolle parviilit un fin du course, le dispositif de .il .. l'l'", U 1) passe bT".J Il '1\1"::10 nt da la position d' admis8!) n à la po s t ; 1 > . aac.lapW nant du f l,a 1 de . I1 on résulta da grandes diftl.:u18". J',,:dcuUo'1 du dispositif de distribution. Le passage d'un 1"1.3" l'Autre ne peut 9tru pratique-nent ln8tanta..,é comme il aarblt t. n,, tl8t.t.l1" théoriquement. Il er. résulte que vers la fi-i de coursa da pintons i ne prod...t1 t da 8urpresalQns qui '!1f'!'OCh'ttelt .'tanch"lt.! de l'appareil, fausaent les s ,ne sures lorsque :'appareil est utLllsô coaane coteur de volume at provoquent une usure prématurée, souvent irraguliars de l'organe da distribution.
En outre, lorsquo l'appareil comporte seulementdeux cylindres doubla effet disposée en croix, tonne d'application la plus simple, il existe quatre points morts correspondant
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aux positi3ne extr8mon des pistons, points ort8 qui na sont franchie que par divers artifices, lesquels présentent dea inconvénients pour l'étanchéité ou l'exactitude de la mesure du volume de liquide qui traverse l'appareil.
La présente invention a pour but de remédier à ces in-
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conv4nients en permettant au .nscanlsme de commande du dispositif de distribution de parcourir une certaine course intéressant seulement certaines paires de pistons, les autres demeurant
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Immobiles à l'une de leurs positions extrrnea. Pendant que le -mécanisme de commande subi cette course, une paire de pistons est .na1ntenu.e imnobile à sa position extrême le temoc nécessaire pour que le aécaniaae de distribution passe de la position
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admission à la position refoulc;n.:nt, c'est-à-dire franchise* le recouvrement ou la cloison qui sépare les orifices carrespondants, recouvrement et cloison qui peuvent d'ailleurs être
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prévue do toute grandeur désirée ou convenable suivant la pres- aion du liquida.
Il ne peut ainsi se produire aucune surpression passagère : l'étanchéité est complète.
L'invention est caractérisée en ce que la pièce rigide qui relle ledeux pistons de chaque paire comporte une rainure mi@tiligne servant -le logement coulissant à un doigt cylindrique servantde manivelle de commande au dispositif de distribution, et en ce que le profil de chaque rainure est ainsi résalisé qu'il permette un déplacement du doigt cylindrique correspondant à la cloison ou-au recouvrement du dispositif de distribution, la rainure et les piatona restant fixes à une position extrême.
Dans la cas de deux cylindréedouble effetdisposés e n croix, l'appareil cet caractérisé en ce que les rainures des deux paires de pistons sont perpendiculaires et que leur profil perme au doigt cylindrique de parcourir un arc de cercle ayant pour rayon le rayon de manivelle du doigt cylindrique lorsque l'une depaires de pistons parvient à une position extrême, ladite paire restant fixe, tandis que l'autre continue son mouvement.
Dans ce cas quand l'une despaires de pistons arrive en fin de course, l'autre étant à ni-course, le doigt (qui est alors uniquement poussé par la paroi de rainure correspondant à cette dernière paire de pistons) trouve un chemin parfaitement libre dans la rainure de l'autre paire, et cela parce que, sur une certaine longueur, la rainure a une ligne moyenne circulaire dont le rayon cet égal à celui de manivelle, ce qui permet au bouton de ne pas se coincer, ,nais, au contraire, de décrire, à ce moment-là, le petit arc correspondant de rainure sans aucune gêne, et sans que la paire de pistons en fin de course à cet instant bouge de cette position;
tandis que le bouton continuant de tournar, assure la distribution qui, faisant alors l'admission du liquide, donne le déplacement de la paire pri:nitivament en
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tin -ta épurée, iaqutillao, 1&U881tSt, Participe à la pouaa4e du io>1..;t. la .ulu ph..no.II'1" et reproduisant périodiqueaent et altern.4UT*':D"nt pour l'une 2t L'outre Me deux paires de PlOtOnO, ,:'a u t-à- 31 rs toua Le* quarta de tour, donc chaque rainure finale- .11" 43 compose d'une ligne moyenne forage, dans la zone central.e, da doux courts arce ,le cercle oppo'!S qui se raccordent, :t, 3ann ses zones tdrrdna.lee, de deux lignes droites perpendi culalroi à la direction axialé -de 1;à pioacd et coupant re8pecti7eU1ent Lea arcs r"c';\1ent8.
Les daeains annexes représontttit, à titre d'exemple, un mode 3'axécution de l'invention relatif à un appareil plus spéelalemem destiné 1 mesurer le volume de liquide qui le traverse et t CO:!1I'; de deux cylindres double effet disposée en croix. Dors cet exemple, le dispositif de distribution est un boisseau conique direct de distribution.
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La figure 1 est une élévation sectionne-Lle axiale du compteur suivant l'invention.
La figure 2 en est un plan-coupé,
La figure 3 ontre, à plus grande échelle, la disposition que présente la rainure d'une paire de pistons.
La figure 4 est une vue en coupe du boisseau suivant la ligne Y-Y de la figure 1 montrant la cloison avec ses re couvrements.
Le corps du co.npteur comprend le s deux cylindrée chemi-
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oés 'double effet* il, $1, p A , 2 R'2 disposés en croix, et dont les axe. appartiennent à un m0me plan. Dans l'alésage 1 0, à il ae loge la paire de pintons bl, b'1 tandis que la paire de pistons .1 , b' ne loge dans 1 'alésage as, n'2. Chaque piston est établi convenablement de façon que
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l'étanchéité soit bonne. Des cuira (repoussée élaatiquement) ou des segments appropriée seront utilement prévus à cet effet.
Les deux pistons de chaque paire sont liée entre eux par une pièce plate contenant la rainure en question; et les pièces plates dea deux paires de pistons (soit n1 et n2) sont en
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contact glissant l'une contra l'autre, liensemble étant réalisé
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pr4t11'';.1d.,t, de .B4n1\t"8 que les pistons ce déplacent iouitudinsldvaent 114118 pouvoir pivoter sur eax-mdmes.
Les deux rainures gl, g2 portées r...ct17"'.nOt par les pa1r.c} ,1<1 piétons bl, 1, b, J2.,2, (c'eet-if.-11t1t pratiquées l"'1d ....J8 ploed plates nl, n2 sont tr4ver8.1ee par le doigt µ ,J.u:l1 de. galsts ou Nll":nent8 !ol, e2) qui fOr::l8 bouton de manivelle autour de l'axe X-X. it, afin de comoattre les piussées :Le N'1Vctr..:u"nt et de coincement, ce doigt d, qui (par le bra8 g) entraîne le boisseau de distribution est de plus, lié à l'arbre l .nonté entre rouloeamt et centra sur 1'axe X-X.
Sur ce mêne axe se trouve, également centré, l'alésage conique 1 recevant le boisseau tournant de distribution g.
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Celui-ci est muni de creusures appropri -es, et telle. quten fonction des canaliaationa aboutissant à l'alésage L la distribution du fluide moteur (essence, huile lourde, etc..) soit assurée.
Cela correspond à un problème de distribution classique et bien connu sur lequel il n'est pas besoin d'insister.
Et d'ailleurs, d'une façon générale, puisque la position (en direction axiale) des pistons est liée à la position angulai- re de l'organe de distribution (ce dernier étant eoaunandé par le bouton de manivelle d), on peut appli quer de nombreux autres moyens de distribution, évidemment, sans sortir du cadre de l'in- vention.
Ainsi, il est possible d'avoir un système à boisseau
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cylindrique, a tiroirs, à obturateurs, etc.. Et surtout, un arbre à cames centré sur l'axe X-X et commande par le bouton !, cet arbre à cames agissant sur des soupapesd'admission et
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d'échappecaent pour chacun des quatre cylindres $1, ,'1, J,,2, .. ,2 .
Dans le cas présent indique sur le dessin, et afin d'obtenir sans grand effort la rotation du boisseau conique,
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tout en ayant une parfaite étanchéité, le boisseau & est à décol- lement. Ce décollement peut être produit par un des systèmes
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connus ou appropriés : à vis ou rampes holicoilales, à came,
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à o11ts, tc.. C9oet cetto derrière solution qu'on a prévue %de taron trie achématiqia) sur le dessin.
A cet effet, trois pdtitas bi lloo h (disposées 1 120 ) sont coiffera chacune par des cÙ"':Old8 3. tond conique tro ouvert (formant rampes douées) &p1arte4.nt respective:aent à la pice k Il-o au boisseau, zut 3 la p1!ce l qui peut tourner ( ntratn40 par lt boisseau), mais non pas se déplacer dans le sens axial. on comprend que la décolle11ent ae fasse sans peine: tandis que le raasort a exerçant sa poussée axiale sur le boisseau, donne un dispositif sans fuitee.
Le tonctionnement de l'appareil mesureur est le suivant :
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Le liquide va jauger volum5trlque:nent est refoulé sous pression et arrive, par le fait du boisseau g, dans le cylindre correspondant qu'il emplit, en refoulant le piston devant lui. Dans ce même temps, le liquida occupant le cylindre opposé et
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évacué est t ra je té ( sous l'effet du second piston de ee tte presiie- re paire), par l'orifice d'échappement du boisseau g, vers le lieu d'utilisation. Et pendant ce même temps aussi, le bouton de manivelle 1 est poussé par cette paire de pistons en mouvement et donne la rotation du boisseau.
Quand cette première paire de pistons arrive à fond de course, l'autre paire de pistons, c'est-à-dire la deuxième (qui participe d'un phénomène identique à celui qu'on vient d'indiquer, mais décalé sur lui ) se trouve alors à mi-course. Et il est évident que si la rainure de la première paire de pistons était rectiligne (etnormale à l'axe de ladite paire), le bouton de manivelle d qui est, à ce moment, poussé par la rainure de la deuxième paire de pistons, se coi'ncerai dans la rainure de la première.
Car il est impossible, à ce moment-là, que le bouton d puisse produi@e le déplacement de retour de la première paire de pistons, les forces en jeu (dans la position d'alors) faisant naître obligatoirement l'arc-boutsment, donc le cofncement; et
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le fluide ne pouvant pas encore agir sur cette première paire de pistone puisque la distribution n'est pas faite.
Or, suivant l'invention, la rainure présente une forme curviligne qui permet t aa bouton d (poussé alors par la deuxième paire de pistons) de parcourir le petit arc de cercle sans aucune opposition - la première de pletons restant ainsi immobilisée en fin de course durant ce faible parcours circulaire du bouton dans sa rainure.
)laie ce dernier parcours acheva, le boisseau g de distribution a tourné suffisamment pour que la cloison qui sépare les passages d'admission et de refoulement - avec ses recouvrements n - ont complètement franchi l'orifice correspondant et pour faire que la distribution recommençant d'agir sur les cylindres de la première paire de pistons, c'est le liquide sous pression qui, cette fois, refoule et ramène vers l'autre fin de course la première paire de pistons, le bouton .4 étant à nouveau entraîné par elle.
Comme le phénomène se reproduit pour chaque pai re de pistons alternativement et dans les deux sens successivement de leurs directions respectives (c'est-à-dire tous les quarte de tour) il faut donc que les deux rainures qui sont identiques aient leur ligne moyenne composée chacune de deux arcs de cercle opposée et raccordés OB, OB' (dont le raon est égal à celui de manivelle du bouton d etde deux droites AB, A'B' coupantceux-ci.
Logiquement etpratiquement, lesparois de chaque rainure seront la surface enveloppe du galet correspondant (il ou e2) dans ses positions relatives et successives par rapport à la paire de pistons intéressée, c'est-à-dire que les parois de rainure correspondant aux deux tronçons circulaires OB, OB' de la ligne moyenne seront, elles-mêmes, circulaires, ou plus exacte- !!tent, formées d'éléments cylindriques de révolution. Mais elles
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pourraient être échancrée. davantage et suivant un profil arbitraire situé à l'extérieur du profil circulaire normal. Il suffit qu'elles laissent le libre passage du doigta à ce moment.
AU co n t rai r e , lesdeux zonesterminales de chaque rainu- re (donc terrant de poussoirs au bouton d) se composeront évidem- ment de parois planes parallèles entre elles et aux droites AB, A'B' de La ligne moyenne, et raccordées convenablement (légers arrondis voulue) aux précédentes.
L'écartement des lignes AB, A'B' et par suite la grandeur les arcs de cercle 03, OB' pourront être choisis à volonté.
Il est à notar que leurs dimensions seront en relation directe avec la longueur des recouvrements n du boisseau g. Il en résulte que grâce à l'invention ce recouvrement peut être déterminé à volonté suivant le degré d'étanchéité désiré et suivant la pression du liquide.
Il est évident qu'un tel dispositif représente une véritable machine réceptrice, c'est-à-dire un moteur à fluide (liquide ou gazeux) permettant d'obtenir noue l'effet du passage d'un fluide sous pression, la rotation continue d'une pièce mécanique. Une telle application fait évidemment partie complètement de l'invention.
Et dans ce cas, puisque la place tournante d'axe X-X doit (en plus de son rôle de distributeur) recevoir et transmettre un couple moteur important, les galets el,e2 seront utilement remplace* par des des à faces planes (terminées par des arrondis) venant appuyer et frotter contre les zones planes desparois de rainures(et cela afin d'augmenter lessurfaces de contact, donc, de diminuer les pressions unitaires).
Mais alors les zones de rainures correspondant à la ligne moyenne curviligne seront, cette fois-ci, nécessairement etsuffisamment échancrées au-delà, du profil normal de manière à parmettre le libre passage des des dans cette région.
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Et une telle disposition sera possible et donnera une
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.sr:ha oans .- coup., car chaque (,te que la face plane d'un dé \"., tl"rn8 par le mouvement de la pièce tournante) viendra appuya .3;)nt la. face plan* correspondante de la paroi de la. rainura, ia paire de pistons (qu1 contient celle-ci), étant juste à ce 3jtM:)t refoulée par le fluide, les deux ;nouvoae nta agissant dans 'i ''\!#" sans et de façon 8hlultan';e, évitaront lac chocs relatifs dada ddux pièces (de et paroi) et la continui té seramour-0.
L'appareil aasurdur cansti taant l'objectif plus spécialeMent .!'lT1.ag dans ce brevet sers, bien entendu, auni des éléaenta cOnp1éadntalres qui sont nécessaires, maia non dessinée.
En particulier, dans ion entraînement de rotation, le boisseau tJurr.a.nt coramandera un totalisateur (donnant la soame des cylin- drées débitées - strictement calibrées - qui s'ajoutent succes-
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s1TO!I1ent) et un indicateur instantané de débit avec retour à zéro (automatique ou à main); un séparateur d'ai r fera aussi utilement partie de l'ensemble.
L'appareil précédemment décrit n'a été donné qu'à titre d'exemple de réalisation de l'invention. Il peut comporter de nombreuses variantes. Ainsi les deux alésages en croix ne sont pas obligatoirement à axes concourants (ces axes devant simplement l'un et l'autre rencontrer l'axe X-X). De même leurs diamè- tres ne sont pas forcement égaux.
Les paires de pistons peuvent aussi être réalisées de bien des façons différentes, sn particulier dans la zone médiane contenant la rainure, quant au doigt d formant manivelle, rien n'empêche de prévoir sa fixation directe à la pièce tournante sans autre élément de tenue.
Au lieu de supposer les deux cylindres disposes suivant une croix orthogonale, les deux paires de pistons agissant alors sur un mené doigt de manivelle (donc sur deux manivelles d'axes confondus), il est possible également d'avoir les deux cylindres
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obligée, leurs axée non concourant., faisant l'un sur l'autre l'angle de :
90 + [alpha] (tandis que ces mêmes axes restentnormaux, chaoun à l'axe X-X et le rencontrent), liai. alors les deux paires de pistons devront agir respectivement sur deux boutonsde manivelles décalés de l'angle [alpha]; c'est-à-dire que, pratiquement, la pièce tournant* 4 'axe X-X constituera, pour les deux rainures, un vilebrequin à deux manivelles calée. à l'angle [alpha].
Et, en particulier, si [alpha] = 90 , les deux cylindrée seront parallèle* et les deux manivelles de la pièce tournante calé.. au quart de tour.
Enfin, rien n'empêche théoriquement de multiplier le nombre des cylindrée normaux à l'axe symétrique X-X si, à chacun d'eux correspond une paire de pistons à rainure déformée. Il suffit, afin d'assurer la continuité, que deux cylindrée au moine, et les deux bouton. de manivelle correspondants, soient calée suivant les dispositions qu'on vient d'indiquer.