<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnement aux transmissions hydrauliques.
La présente invention se rapporte aux transmissions ou transformateurs hydrauliques de travail, du type cinétique, et comportant un système d'épuisement grace auquel le contenu liquide de la chambre de travail peut être modifié pendant que la transmission fonctionne, comme on l'a décrit dans le brevet
EMI1.1
'rrt;is 11 682.2S1 du 25 septembre 1629 de Lr. Harold 'Sinclair.
Un des buts de la présente invention est d'offrir une transmission hydraulique perfectionnée à commande d'épuisement
<Desc/Clms Page number 2>
ne nécessitant qu'une quantité relativement faible de liquide de travail, lequel est continuellement refroidi pendant que l'énergie est transmise.
L'invention a encore pour but d'offir un tel dispositif qui soit de construction simple, de commande facile, qui se prête à être utilisé dans un espace restreint, et aussi qui puisse servir d'embrayage automatique de démarrage pour moteurs électriques et autres qui ne développent pas commodément un couple de démarrage élevé.
Selon une forme de réalisation de l'invention, la transmission hydraulique perfectionnée comprend une chambre de travail comportant des aubages menant et mené, une chambre de réserve pouvant tourner-avec la chambre de travail, une ouverture de draingage qui ne peut pas être obturée pendant que lesdites chambres tournent, qui les fait communiquer, et qui peut évacuer du liquide de travail sous l'effet de sa force vive de ladite chambre de travail, une écopette disposée dans la chambre-réservoir et susceptible de se déplacer angulairement excentriquement par rapport à l'axe de rotation de la transmission, un conduit menant de l'écopette à la chambre de travail, et des moyens pour commander le déplacement de l'écopette.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la transmission hydraulique du type cinétique comprend une chambre de travail comportant des aubages menant et mené, une chambre réservoir capable de tourner avec la chambre de travail et ayant une capacité utile égale au moins à 50% du contenu maximum normal de liquide de cette dernière, un passage constamment ouvert entre les dites chambres et servant à évacuer une partie au moins .du liquide contenu dans la chambre de travail lorsque les deux chambres sont au repos, une écopeb- te disposée dans la chambre-réservoir pour y puiser du liquide,
<Desc/Clms Page number 3>
et un conduit faisant communiquer en permanence cette écopette avec la chambre de travail,
l' écopette étant arrangée de façon à ce que le degré de remplissage du circuit de travail soit limité à une valeur déterminée, de telle manière que la trammission puisse fonctionner comme embrayage de démarrage.
Les détails de l'invention seront exposés ci-après à propos des formes de réalisation décrites à titre d'exemple et illustrées aux dessins annexés, dans lesquels :
La fig. 1 est une vue en coupe élévation latérale d'une construction d'accouplement hydraulique conforme à l'invention;
La fig. 2 est une vue en bout en coupe selon la ligne '1.-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue schématique en coupe .d'une autre variante,
La fig. 4 est une vue en bout et en coupe selon la line 4-4 de la fig. 3.
Les fig. 5 et 6 montrent respectivement en coupe deux autres variantes particulièrement applicables dans les installations marines.
Sur les fig. 1 et 2, un élément propulseur à aubes comprend une coquille creuse 10 présentant un moyeu 11 calé sur un arbre menant 12 qui peut être l'arbre d'un moteur électrique synchrone. Une coquille creuse 14 enferme par l'arrrière un élément entraîné et à aubes 15, avec un jeu aussi faible que possible et son bord externe est serré par des vis 16 entre une briae 13 du propulseur et une bague 17; la coquille de propulseur 10 et la coquille 14 coopérant pour former une chambre de travail. Un arbre entraîné creux 18, auquel est fixé l'aubage rotor 15, passe avec un faible jeu radial à travers un four reau distributeur épais 19 qui est maintenu immobile par un support 20. La coquille creuse 14 présente une ouverture centrale 21 dans laquelle s'emboîte l'extrémité interne de ce fourreau.
<Desc/Clms Page number 4>
L'extrémité interne de l'arbre mené est portée dans un moyeu
11 du propulseur par un palier 22 à alignement automatique/ L'écartement axial du propulseur et du rotor entraîné est main- tenu par une tringle 23 logée avec jeu dans l'arbre creux mené et fixée à l'extrémité externe 24 de celui-ci. L'extrémité in- terna de la tringle 23 est fixée par un régulateur 25 à la bague intefne d'un palier à double effet 26 dont la bague externe est serrée dans le moyeu 11 par un capuchon fileté 27. Un arbre mené 30 est monté dans des paliers non représentés et porte une bride 31 abritant une série de tampons en caoutchouc comprimé 32 dontles douilles internes en acier 33 emboîtent des boulons 34 fixés à une bride 35 de l'arbre du rotor.
La coquille 14 est abritée à son tour par une envelo.ppe d'acier embouti et laminé ayant une partie sensiblement cylindrique 40, soudée à un bout à la bague 17, et une partie formant fond 41 dans laquelle est ménagée une ouverture centrale 78 em- boitée sur le fourreau 19. L'enveloppe 40, 41 et la coquille 14 forment une chambre-réservoir tournant avec le propulseur et communiquant avec la chambre de travail par une série de petites ouvertures de drainage 42 constamment ouvertes, prévues dans la coquille 14 exactement ou sensiblement sur le grand cercle de la chambre de travail et distribuées régulièrement autour de l'axe de l'accouplement .
Dans cette construction, la capacité utile du réservoir, c'est à dire le volume de la partie annulaire, entre l'enveloppe 40 et une surface cylindrique coaxiale aux arbres et de rayon égal à la distance de l'axe des arbres aux ouvertures de drainage 42, n'est pas inférieure au contenu maximum normal de liquide de la chambre de trava.il. Par l'expression "contenu maximum normal de liquide", on entend la plus faible quantité de liquide contenue dans la chambre de travail qui donne un.glissement minimum entre le propulseur et le rotor lorsqu'il y a transmission d'énergie. Cette quantité peut
<Desc/Clms Page number 5>
être inférieure au volume total de la chambre de travail.
Une écopette constituée par un tube 43 est fixée à un moyeu 44 lequel est à son tour calé sur un arbre 45 tourillonne dans le fourreau fixe 19 de manière à pouvoir se déplacer angulairement autour d'un axe 46 parallèle à l'axe de rotation de l'accouplement. Un levier de commande 47 est claveté sur l'axe 45 et comporte un verrou 48 (fig. 2) coopérant avec un secteur denté 49. Ce levier peut être déplacé entre les positions extrêmes A et B et verrouillé tant dans celles-ci que dans toute position intermédiaire.
Un secteur de guidage 50 est solidaire du levier 47 et un câble flexible 52 attaché à une oreille 51 de l'extrémité du secteur 50, passe sur une poulie fixe 53 et contient un poids 54 qui tire donc le levier dans le sens des aiguilles d'une montre, comme on le voit sur la fig. 2, avec un effort uniforme.
Le moyeu 44 du tube-écopette (fig.l) est logé dans une rainure transversale 55 formée dans le fourreau distributeur 19, et comporte une ouverture56 qui communique avec l'a- lésage du tube et qui est organisée de telle manière que, pour toutes les positions du tube; elle communique avec un orifice 57 prévu dans la paroi interne de la rainure 55.
Lorsqu'il s'agit d'un accouplement hydraulique de grand modèle, ou destiné à travailler pendant de longues périodes sous un couple et avec un glissement élevé, l'orifice 57 communique par un conduit 58 avec un raccord à bride 61 (fig. 2) menant à un dispositif externe de refroidissement (non représente). -Or, raccord à bride 62 formant le chemin de retour du refroidisseur communique par un conduit 59 avec une ouverture 60 (fig.l) dans l'extrëmité interne du fourreau. Cette ouverture 60 mène à une rainure annulaire 63 dons le rotor 15 d'où partent plusieurs conduits d'alimentation 64 pour le circuit de travail.
Si l'accouplement est de petite taille ou utilisé pour un travail peu pénible, le re- froidisseur extérieur et les conduits 58 et 59 peuvent être omis,
<Desc/Clms Page number 6>
l'ouverture 57 débouchant directement dans l'ouverture 60.
L'arbre de rotor 18 est pourvu de bagues de projection
70 qui projettent le liquide de travail, qui fuit entre le four- reau 19 et ledit arbre, dans une rainure annulaire 71 d'où il est ramené par un conduit 72 vers la chambre-réservoir.
L'ouverture centrale 78 dans le fond 4.1 du réservoir est scellée par rapport au fourreau 19 au moyen d'un dispositif d'étanchéité à labyrinthe qui comprend un tube cylindrique 73 fixé à la paroi 41 et entre les extrémités duquel est fixé un diaphragme-annulaire 74 dont l'ouverture est de diamètre légè- rement plus grand que la partie adjacente du fourreau 19. Des trous de drainage 75 sont prévus dans la partie marginale de ce diaphragme. Un disque annulaire 76, ayant un diamètre légèrement plus petit que le diamètre intérieur du tube 73 est fixé sur le fourreau 19 près du diaphragme 74 et du côté opposé de ce dernier par rapport au fond 41.
La face externe du fourreau 19 entre le fond 41 et le diaphragme 74 est pourvue de gorges 77 qui servent à rejeter le liquide de travail qui aurait tendance à se glisser sur cette surface vers l'ouverture 78.
Le fond 41 du réservoir est légèrement bombe pour être plus rigide et il lui est fixé une bague 80 exactement rectifiée et dressée, juxtaposée à un oeil 81 du support 20, cet oeil ayant exactement le même diamètre que la bague et étant rectifié de même. Les pièces 80 et 81 constituent ensemble un dispositif de réglage assurant l'alignement exact et la disposition coaxiale du fourreau fixe 19 et des organes menants de l'accouplement.
La paroi périphérique 40 du réservoir est pourvue d'un renflement circulaire constitué par une rainure 82 arrangée pour recevoir la lèvre du tube-écopette 43 lorsque celui-ci se trouve dans une de ses positions extrêmes.
L'appareil fonctionne de la manière suivante : Une quantité déterminée de liquide de travail est introduite par une ou-
<Desc/Clms Page number 7>
verture de remplissage 83 et s'écoule vers la partie inférieure du réservoir (l'axe de rotation étant horizontal), une partie de ce liquide pénétrant dans la chambre de travail par ceux des trous de drainage 42 qui sont proches du bas. Le levier de commande est bloqué en position A, de sorte que le tube-écopette est fixé dans la position a; sa lèvre étant aussi loin que possible de la paroi 40 du réservoir.
On met alors en rotation l'arbre menant dans le sens de la flèche (fig.2) et, en raison de la force centrifuge, tout le liquide qui peut se trouver dans la chambrede travail est rejeté dans le réservoir par les trous de drainage 42, et forme dans ledit réservoir un anneau dont la limite cylindrique intérieure est figurée en trait interrompu 84.
Le: rayon interne de ce cylindre 84 est légèrement plus grand que la distance entre la lèvre de l'écopette et l'axe de l'accouple- ent, de sorte que l'écopette ne sert pas et que la chambre de travail reste vide.
Si le levier de commande 47 est alors amené et verrouillé dans une position intermédiaire entre il. et B, l'écopette se trouve déplacée en sens inverse de la rotation des chambres, de sorte que sa lèvre s'immerge dans l'anneau de liquide du réservoir. Comnie ce liquide se déplace dans le sens opposé à celui dans lequel s'ouvre la bouche du tube-écopette, il est forcé par- tiellement dans celui-ci et s'écoule par l'ouverture 60 dans la chambre de travail; la vitesse d'épuisement étant élevée jusqu'à ce que le; diamètre de la face interne de l'anneau liquide dans le réservoir se soit élargi assez pour dépasser la lèvre de l'écopette.
Une sortie peu abondante de liquide de la chambre de travail, se produisant par les trous 42 est compensée par une arrivée sensiblement égale fournie par l'écopette, de sorte que le contenu de liquide de la chambre de travail est maintenu constant à une valeur déterminée correspondant à la position du levier de commande.
<Desc/Clms Page number 8>
Si l'on amène Maintenant le levier dans la position B et si on l'y bloque, le tube-écopette vient prendre la position b dans laquelle sa lèvre pénètre dans la rainure 82 et le réservoir est ainsi pratiquement vidé, l'anneau de liquide s'écoulant axialement dans la rainure 82 à mesure que son épaisseur se rapproche de zéro.'Le contenu liquide de la chambre de travail est ainsi maintenu à sa valeur normale maximum. Tant que le liquide circule dans la chambre de travail, il est refroidi de diverses manières. D'abord, les jets de liquide échauffé sortant des trous 42 sont dirigés sur la paroi 40 du réservoir qui est exposée à l'atmosphère et le rapide écoulement de liquide sur cette paroi lui enlève de sa chaleur.
D'autre part, le tube-écopette agite le liquide dans le réservoir et aide à son refroidissement, en le forçant à parcourir toute la. paroi 40. De plus, comme le dos du propulseur 10 est nu, et comme la circulation tourbillonnaire dans la chambre de travail oblige le liquide qu'elle contient à couler rapidement sur les aubes et la coquille du propulseur, de la chaleur est enlevée au liquide par le propulseur et transmise à- l'air avec lequel est en contact le dos de propulseur.
Si on le désire, un by-pass 85 peut être formé dans le tube 43 et disposé de manière à lancer un jet de liquide sur la partie médiane radiale du fond 41 du réservoir, laquelle est frappée normalement par le jet, de sorte que ce fond coopère aussi au refroidissement.
Si, pendant que l'arbre moteur tourne, le tube-écopetté est ramené dans la position a, la chambre de travail se vide au profit du réservoir par les trous 42, Si l'on ralentit alors l'ar bre moteur jusqu'à une très faible vitesse, l'anneau liquide dans le réservoir se déforme et, dans ce cas, le prolongement du tube à labyrinthe 73 vers la droite du disque 76 joue un rôle i mpor- tant en empêchant la fuite du liquide par le joint. Les dimen sions du réservoir sont telles que la totalité du liquide peut s'y rassembler- au-dessous du niveau de la partie la plus basse
<Desc/Clms Page number 9>
de l'ouverture 78 pratiquée dans le fond 41.
Dès que l'arbre moteur s'est arrêté, le niveau du liquide baisse légèrement, du fait qu'un peu de ce liquide revient dans la chambre de travail par ceux des trous 42 qui se trouvent près du bas.
Le renflement vers l'extérieur de la partie cylindri- que du réservoir en face du tube-écopette a une grosse importance lorsqu'on désire réaliser un dispositif compact. Si l'on choisissait une paroi cylindrique lisse, l'écopette ne pourrait pas enlever jusqu'à la derrière opaisseur de l'anneau de liquide du réservoir, ce qui ne présenterait que des inconvénients, ce liquide occupant un volume considérable en raison de son grand diamètre. Cet excès de liquide inutile devrait tre logé au-dessous du niveau du dispositif (l'étanchéité lorsque l'accouplement est au repos, de sorte que le diamètre du réservoir devrait être augmenté.
Au lieu de la rainure 82 montrée sur les fig. 1 et 2, qui estassez creuse pour recevoir toute la bouche du tube-ecopette, on peut utiliser une rainure peu profonde (comme celle visible sur les fig. 5 et 6) qui ne reçoit que la lèvre extrê- ;,le de l'embouchuredu tube.
Lorsque l'accouplement est en service, le couple appliqué à l'axe de commande 45 du fait de la pression de l'anneau de liquide dans le réservoir sur le tube-écopette atteint sa valeur maximum quand la totalité du liquide enfermé dans l' accou- plement se trouve dans le réservoir et quand le tube occupe la position b. Le contrepoids 54 est juste assez lourd pour équilibrer ce couple maximum.
Les fig. 3 et 4 montrent un arrangement semblable dans son ensemble à celui décrit à propos des figurés 1 et 2, mais équipé avec des soupapes de vidange rapide actionnées hydrauli- quement, décrites dans le brevet anglais n 470056 du 1er novembre 1935. Ces soupapes restent fermées aussi longtemps qu'on assure une arrivée de liquide dans leurs conduits de commande, et elles s'ouvrent automatiquement dès que cette arrivée cesse.
<Desc/Clms Page number 10>
Pendant que l'accouplement hydraulique représenté sur les figures 1 et .2 transmet un couple élevé, la circulation tourbillonnaire engendre une sensible pression en retour dans les conduits reliant le tube-écopette à la chambre de travail ; par consé- quent, si ce conduit est arrangé pour alimenter le conduit de commande des soupapes de vidange rapide aussi bien que la chainbre de travail, le reflux de cette dernière maintient les soupapes fermées, tandis que le tube est d'abord retiré du liquide dans le réservoir et que la charge du couple est élevée.
Si l'on désire-éviter que cet effet ne se produise, le liquide commandant les soupapes est fourni séparément de celui servant à alimenter la chambre de travail et, dans la. disposition illustrée aux fig. 3 et 4, un tube-écopette auxiliaire 110 est utilisé pour alimenter les soupapes. La coquille 14b qui recouvre l'arrière du rotor est pourvue d'une série de soupapes de vidange rapide uniformément réparties sur sa périphérie. Une de ces soupapes est représentée en 111. Une lumière 112 ouvrant dans la chambre de travail est entourée par un espace annulaire 113menant à un conduit 114 débouchant dans le rés ervoir . Les trous constamment ouverts 42b de la chambrede travail ouvrent dans le conduit 114.
Un mince disque de soupape 115 est arrangé pour fermer les ouvertures 112 et 113, sous l'action d'une pression de fluide exercée par une colonne de liquide dans le conduit de commande 117 pratiqué dans la coquille 14b et menant d'un canal collecteur 118 à un passage 120 formé dans une capsule 116 qui obture la chambre de soupape. Une petite lumière 119 dans cette capsule fait communiquer cette chambre de soupape avec le réservoir.
Le tube-écopette auxiliaire 110 est attaché au tube-écopette principal 43 et son extrémité interne 121 est arrangée de manière à déboucher dans le canal collecteur 118 tandis que sa lèvre s'étend:, par rapport à l'axe de l'accouplement, légèrement au-delà de celle du tube principal, le renfle-
<Desc/Clms Page number 11>
ment circulaire 82b dans la paroi 0b étant convenablement con- forme pour recevoir les ceux lèvres.
Lorsque l'accouplement fonctionne avec une quantité fixe de licuide, les deuxtubes puisent du liquide.Le tube princi- , il 43 fournit par .Lui conduit GOb à la chambre de travail un débit remplaçant le liquide qui s'est échappé par les brous 42b.
Le tube auxiliaire 110 fournit au canal 118 un débit légèrement superieur à la quantité de liquide qui s'est écehappé par les lumières 119 des soupapes, de sorte que les conduits de commande 117 restent pleins de liquide et que les disques 115 des soupapes obturent les lumières Ils et 113.
Ci l'on actionne alors le levier de manoeuvre 47 pour sorir les deux tubes du liquide du réservoir, les conduits de commande 117 se vident par les lumières 119, et la chute de pression qui en résulte dans les chambres de soupape permet aux disques 115 de s'écarter vers l'extérieur sous la pression exercée dans les lumières Ils par le liquide contenu dans la chambre de travail. Les lumières 112 et 113 sont alors mises en communication par l'intermédiaire des chambres de soupape, et la chambre de travail peut se vider rapidement.
Pour remplir à nouveau la chambre de travail, on déplace lentement l'écopette de manière à n'immerger dans le liquide que la lèvre du tube auxiliaire 110 seul, de sorte que les conduits de commande des soupapes sont rechargés en liquide et les disques 115 sont ainsi renvoyés sur leurs sièges contre les lumières 11: et 113. Si l'on déplace plus avant le levier de nianoeuvre, la lèvre du tube principal s'immerge également et le liquide est envoyé dans la chambre de travail.
Quand l'accouplement travaille sous un couple élevé, un peu de liquide est envoyé, sous l'action de la circulation tour - billonnaire, hors de la chantre de travail par l'espace annulaire entre la coquille 14b et le fourreau fixe 19. Afin d'empê- cher ces fuites de pénétrer dans le canal 118, un tube protec-
<Desc/Clms Page number 12>
teur 122 est fixé dans l'ouverture centrale de la coquille 14b et se prolonge au-delà du rebord du canal 118.
L'accouplement montré sur la fig. 1 peut être modifié pour servir comme embrayage automatique de démarrage pour moteur électrique. Il est alors pourvu d'un ressort de commande qui pousse le tube-écopette dans une direction telle qu'il a tendance à être déplacé de la position donnant, le degré maximum de remplissage de la chambre de travail vers la position donnant le degré minimum, et en même temps à se déplacer en sans contraire de la rotation de la chambre de travail et du réservoir.
Le couple appliqué sur le tube-écopette par ce ressort est assez fort pour maintenir le tube dans la position donnant le degré minimum de replissage, le moteur démarrant en étoile dans le cas où l'ai utilise un démarreur étoile-triangle, ou sous tension réduite dans le cas où l'on utilise un transformateur de démarrage à prises multiples, la bouche du tube étant alors immergée partiellement seulement dans.le liquide et la vitesse de remplissage de la chambre de travail étant relativement lente en raison à la fois de cette immersion incomplète et du faible rayon sous lequel il agit.
Comme la capacité de transmission du couple de l'accouplement est ainsi maintenue très basse, le moteur démarre librement, et le démarreur étant placé en triangle (ou sur la pleine tension) au moment où la vitesse du moteur approche de celle de synchronisme, le couple sur le tube-écopette produit par l'action d'épuisement du liquide dépasse le couple de déplacement et le tube vient automatiquement dans la position donnant le degré maximum de replissage. Sa bouche se trouve alors complètement immergée et est à sa distance radiale maximum de l'axe de l'accouplement. Le circuit de travail se remplit ainsi rapidement. Si on le désire, une ou plusieurs ailettes peuvent être fixées au tube à son embouchure ou à proximité.
Cet arrangement peut être modifié en omettant le dispositif de déplacement et l'écopette mobile et en les remplaçant
<Desc/Clms Page number 13>
par une écopette fixe. L'embouchure de cette écopette est proche de la paroi cylindrique au réservoir, mais sa section est réduite à un degré tel que le moteur peut être amené à sa vitesse norma- le avant que l'accouplement ne se soit suffisamment rempli pour atteindre une capacité de transmission assez élevée pour que le moteur ne consomme pas un courant excessif.
La capacité utile de réservoir de l'accouplement hydrau- lique perfectionné, lorsqu'on l'emploie comme embrayage de démar- rage pour un moteur électrique, peut être inférieure au volume du de contenu liquide normal maximum de la chambre/travail, mais ne doit pas cependant être inférieure à la moitié de ce volume.
Dans les embrayages de démarrage qui viennent d'être décrits, on peut supprimer les trous périphériques 42 et se con- tenter de l'intervalle entre la coquille 14 et le fourreau fixe 19 pour la vidange partielle de la chambre de travail vers le ré- servoir quand le moteur estau repos.
La fig. 5 montre un accouplement utilisable, par exemple pour relier un moteur d'une batterie de moteurs marins à un ar- bre d'hélice commun. La coquille 14e, le propulseur 10e et le car- ter de réservoir 40e tournent avec la bride motrice 12e, tandis que le rotor 15e est solidaire d'un arbre menant 18e d'une boîte de transmission non représentée. Le tube-écopette 43, qui est pi- voté sur le fourreau distributeur fixe 19e, alimente un conduit 58e menant à un radiateur refroidisseur 140, les conduits de re- tour 59e du radiateur débouchant dans une ouverture de remplissage et d'interception 141 dans la surface supérieure du fourreau 19e..
Des percements tels que 142 mènent de chacun des passages du pro- pulseur 10e vers l'intérieur du moyeu de cellui-ci et correspon- dent, lorsqu'ils viennent dans leur position supérieure, avec l'ouverture 141, Une chicane annulaire basse 143 s'étend dans le circuit à partir du moyeu du propulseur à son bord d'entrée. La circulation normale du liquide de travail suit le sens indiqué par les flèches pleines. Une pompe réversible 144, qui est noyée ou
<Desc/Clms Page number 14>
arrangée autrement pour être à amorçage automatique, est montée en parallèle avec le radiateur 140, lequel peut être muni d'un robinet d'arrêt 145. Les trous de drainage 42 de la chambre de travail sont équipés de pointeaux 146 permettant de les obturer lorsque les organes menants sont à l'arrêt.
Si l'on désire séparer le moteur de l'arbre 18e, le moteur étant arrêté, on ferme les pointeaux 146 et, lorsque l'ar- bre 18e est mis en rotation par un autre moteur, on fait marcher la pompe 144 dans le sens voulu pour que la circulation de liqui- de s'effectue dans le sens indiqué par les flèches en pointillé,
Le liquide se trouvant dans l'accouplement circule sous l'action du rotor et la partie qui pénètre dans les passages hauts du pro- pulseur est retenue par la chicane 143, puis évacuée par les per- cements supérieurs 142 versla lumière 141 et envoyée de là par la pompe 144 dans le réservoir. Lorsque la chambre de travail est complètement vide, on arrête la pompe.
Pour permettre la mise en rotation de l'arbre menant par l'énergie fournie par l'arbre 18e, l'on ouvre les pointeaux 146 et l'on fait marcher la pompe 144 en sens inverse afin de prélever du liquide du réservoir et de l'envoyer dans la chambre de travail. Si l'on a prévu un robinet 145, on peut le fermer pendant la marche de la pompe pour éviter le court-circuitage d'une partie du courant liquide à travers le radiateur.
L'accouplement illustré sur la fig. 6 est analogue à celui de la fig. 5, si ce n'est que le propulseur 10f est calé'di- rectement sur l'arbre menant. Lorsque les organes moteurs sont arrêtés. et que l'arbre mené tourne, le rotor 15f élève du liquide dans le circuit de travail et en déverse une partie contre la face :interne de la coquille alors immobile 14f. La partie du liquide ainsi déversé qui s'écoule de la région supérieure de cette coquille est captée par l'ouverture 141 et évacuée par la pompe.
Dans les accouplements des types illustrés aux figures 1, 3, 5 et 6, où la chambre de travail présente des ouvertures pé-
<Desc/Clms Page number 15>
riphériques de drainage et où la capacité utile du réservoir doit êtreégale au volume du contenu normal maximum de liquide de la chambre de travail, il est judicieux de prévoir pour le réservoir un diamètre intérieur (non compris les rainures ou autres reniements) supérieur de 25 à 40 pour cent au diamètre extérieur, désigné par D sur la fig. 1, du circuit torique de travail de l'accouplement.
Pour certaines applications cependant, si l'interruption complète de la transmission d'énergie par le transformateur hydraulique n'est pas nécessaire, la capacité utile de la chambreréservoir peut être inférieure au volume du contenu normal maximura de liquide de la chambre de travail.
<Desc / Clms Page number 1>
Improvement in hydraulic transmissions.
The present invention relates to working hydraulic transmissions or transformers, of the kinetic type, and comprising a depletion system by which the liquid content of the working chamber can be changed while the transmission is operating, as described in the patent
EMI1.1
'rrt; is 11 682.2S1 of September 25, 1629 of Lr. Harold 'Sinclair.
One of the aims of the present invention is to provide an improved hydraulic transmission with exhaust control.
<Desc / Clms Page number 2>
requiring only a relatively small amount of working liquid, which is continuously cooled while energy is transmitted.
Another object of the invention is to provide such a device which is of simple construction, easy to control, which lends itself to being used in a confined space, and also which can serve as an automatic starting clutch for electric motors and others. which do not conveniently develop a high starting torque.
According to one embodiment of the invention, the improved hydraulic transmission comprises a working chamber comprising leading and driven vanes, a reserve chamber which can rotate with the working chamber, a draingage opening which cannot be closed during that said chambers rotate, which makes them communicate, and which can evacuate working liquid under the effect of its live force from said working chamber, a scoop disposed in the reservoir-chamber and capable of moving angularly eccentric with respect to the axis of rotation of the transmission, a conduit leading from the scoop to the working chamber, and means for controlling the movement of the scoop.
In another embodiment of the invention, the hydraulic transmission of the kinetic type comprises a working chamber comprising leading and driven vanes, a reservoir chamber capable of rotating with the working chamber and having a useful capacity equal to at least 50 % of the maximum normal liquid content of the latter, a passage constantly open between said chambers and serving to evacuate at least part of the liquid contained in the working chamber when the two chambers are at rest, a scoop placed in the reservoir chamber to draw liquid from it,
<Desc / Clms Page number 3>
and a duct making this scoop permanently communicate with the working chamber,
the scoop being arranged so that the degree of filling of the working circuit is limited to a determined value, so that the transmission can function as a starting clutch.
The details of the invention will be explained below with regard to the embodiments described by way of example and illustrated in the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a side elevational sectional view of a hydraulic coupling construction according to the invention;
Fig. 2 is an end view in section along the line '1.-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a schematic sectional view of another variant,
Fig. 4 is an end view and in section along the line 4-4 of FIG. 3.
Figs. 5 and 6 respectively show in section two other variants particularly applicable in marine installations.
In fig. 1 and 2, a propellant element with blades comprises a hollow shell 10 having a hub 11 wedged on a drive shaft 12 which may be the shaft of a synchronous electric motor. A hollow shell 14 encloses at the rear a driven element and blades 15, with as little play as possible and its outer edge is clamped by screws 16 between a briae 13 of the thruster and a ring 17; the propellant shell 10 and the shell 14 cooperating to form a working chamber. A hollow driven shaft 18, to which the rotor blade 15 is attached, passes with a low radial play through a thick distributor ring 19 which is held stationary by a support 20. The hollow shell 14 has a central opening 21 in which it s 'fits the internal end of this sheath.
<Desc / Clms Page number 4>
The inner end of the driven shaft is carried in a hub
11 of the thruster by a self-aligning bearing 22 / The axial spacing of the thruster and the driven rotor is maintained by a rod 23 housed with play in the driven hollow shaft and fixed to the outer end 24 thereof . The inner end of the rod 23 is fixed by a regulator 25 to the inner ring of a double-acting bearing 26, the outer ring of which is clamped in the hub 11 by a threaded cap 27. A driven shaft 30 is mounted. in bearings not shown and carries a flange 31 housing a series of compressed rubber buffers 32 whose internal steel bushings 33 fit bolts 34 attached to a flange 35 of the rotor shaft.
The shell 14 is housed in turn by a stamped and rolled steel casing having a substantially cylindrical part 40, welded at one end to the ring 17, and a bottom part 41 in which is formed a central opening 78 em - boxed on the sleeve 19. The casing 40, 41 and the shell 14 form a reservoir chamber rotating with the propellant and communicating with the working chamber by a series of small drainage openings 42 constantly open, provided in the shell 14 exactly or substantially over the great circle of the working chamber and distributed regularly around the axis of the coupling.
In this construction, the useful capacity of the tank, that is to say the volume of the annular part, between the casing 40 and a cylindrical surface coaxial with the shafts and of radius equal to the distance from the axis of the shafts to the openings of drainage 42, is not less than the normal maximum liquid content of the working chamber. By the expression "maximum normal liquid content" is meant the smallest quantity of liquid contained in the working chamber which gives a minimum slip between the propellant and the rotor when there is transmission of energy. This quantity can
<Desc / Clms Page number 5>
be less than the total volume of the working chamber.
A scoop consisting of a tube 43 is fixed to a hub 44 which is in turn wedged on a shaft 45 journalled in the fixed sleeve 19 so as to be able to move angularly around an axis 46 parallel to the axis of rotation of mating. A control lever 47 is keyed on the axis 45 and comprises a latch 48 (FIG. 2) cooperating with a toothed sector 49. This lever can be moved between the extreme positions A and B and locked both therein and in the latter. any intermediate position.
A guide sector 50 is integral with the lever 47 and a flexible cable 52 attached to an ear 51 of the end of the sector 50, passes over a fixed pulley 53 and contains a weight 54 which therefore pulls the lever clockwise. 'a watch, as seen in fig. 2, with uniform effort.
The hub 44 of the scoop tube (fig.l) is housed in a transverse groove 55 formed in the distributor sleeve 19, and has an opening 56 which communicates with the bore of the tube and which is organized in such a way that, for all tube positions; it communicates with an orifice 57 provided in the internal wall of the groove 55.
In the case of a large model hydraulic coupling, or intended to work for long periods under a torque and with a high slip, the orifice 57 communicates through a conduit 58 with a flange connection 61 (fig. 2) leading to an external cooling device (not shown). -Or, flanged connection 62 forming the return path of the cooler communicates through a conduit 59 with an opening 60 (fig.l) in the internal end of the sleeve. This opening 60 leads to an annular groove 63 in the rotor 15 from which several supply ducts 64 for the working circuit leave.
If the coupling is small or used for light work, the external cooler and conduits 58 and 59 may be omitted,
<Desc / Clms Page number 6>
the opening 57 opening directly into the opening 60.
The rotor shaft 18 is provided with projection rings
70 which project the working liquid, which leaks between the sleeve 19 and said shaft, into an annular groove 71 from which it is returned by a duct 72 to the reservoir chamber.
The central opening 78 in the bottom 4.1 of the reservoir is sealed with respect to the sleeve 19 by means of a labyrinth sealing device which comprises a cylindrical tube 73 fixed to the wall 41 and between the ends of which is fixed a diaphragm. annular 74, the opening of which is of slightly larger diameter than the adjacent part of the sleeve 19. Drainage holes 75 are provided in the marginal part of this diaphragm. An annular disc 76, having a diameter slightly smaller than the internal diameter of the tube 73 is fixed on the sleeve 19 near the diaphragm 74 and on the opposite side of the latter with respect to the bottom 41.
The outer face of the sleeve 19 between the bottom 41 and the diaphragm 74 is provided with grooves 77 which serve to reject the working liquid which would tend to slip on this surface towards the opening 78.
The bottom 41 of the tank is slightly domed in order to be more rigid and there is attached to it an exactly rectified and erected ring 80, juxtaposed with an eye 81 of the support 20, this eye having exactly the same diameter as the ring and being rectified in the same way. The parts 80 and 81 together constitute an adjustment device ensuring the exact alignment and the coaxial arrangement of the fixed sleeve 19 and of the driving members of the coupling.
The peripheral wall 40 of the tank is provided with a circular bulge formed by a groove 82 arranged to receive the lip of the scoop tube 43 when the latter is in one of its extreme positions.
The device works as follows: A determined quantity of working liquid is introduced through an or-
<Desc / Clms Page number 7>
filling verture 83 and flows towards the lower part of the reservoir (the axis of rotation being horizontal), part of this liquid entering the working chamber through those of the drainage holes 42 which are close to the bottom. The control lever is locked in position A, so that the scoop tube is fixed in position a; its lip being as far as possible from the wall 40 of the reservoir.
The driving shaft is then rotated in the direction of the arrow (fig. 2) and, due to the centrifugal force, all the liquid which may be in the working chamber is discharged into the tank through the drainage holes. 42, and forms in said reservoir a ring whose inner cylindrical limit is shown in broken lines 84.
The: internal radius of this cylinder 84 is slightly greater than the distance between the lip of the scoop and the axis of the coupling, so that the scoop is not used and the working chamber remains empty .
If the control lever 47 is then brought and locked in an intermediate position between it. and B, the scoop is moved in the opposite direction to the rotation of the chambers, so that its lip is immersed in the liquid ring of the reservoir. As this liquid moves in the opposite direction to that in which the mouth of the scoop tube opens, it is partially forced into the latter and flows through opening 60 into the working chamber; the exhaustion rate being high until the; diameter of the inner face of the liquid ring in the reservoir has widened enough to protrude beyond the lip of the scoop.
A scant discharge of liquid from the working chamber, occurring through the holes 42 is compensated for by a substantially equal inflow provided by the scoop, so that the liquid content of the working chamber is kept constant at a determined value. corresponding to the position of the control lever.
<Desc / Clms Page number 8>
If we now bring the lever to position B and if it is blocked there, the scoop tube takes up position b in which its lip penetrates into the groove 82 and the tank is thus practically emptied, the ring of liquid flowing axially in groove 82 as its thickness approaches zero. The liquid content of the working chamber is thus maintained at its maximum normal value. As long as the liquid is circulating in the working chamber, it is cooled in various ways. First, the jets of heated liquid coming out of the holes 42 are directed on the wall 40 of the tank which is exposed to the atmosphere and the rapid flow of liquid on this wall removes its heat from it.
On the other hand, the scoop tube agitates the liquid in the tank and helps in its cooling, forcing it to travel all the way. wall 40. In addition, as the back of the thruster 10 is bare, and as the vortex circulation in the working chamber forces the liquid it contains to flow rapidly over the blades and the shell of the thruster, heat is removed in the chamber. liquid by the propellant and transmitted to the air with which the propellant back is in contact.
If desired, a bypass 85 can be formed in the tube 43 and arranged so as to launch a jet of liquid on the radial middle part of the bottom 41 of the tank, which is normally struck by the jet, so that this bottom also cooperates in cooling.
If, while the motor shaft is rotating, the scoop-tube is brought back to position a, the working chamber empties in favor of the reservoir through holes 42, If the motor shaft is then slowed down to at very low speed the liquid ring in the reservoir deforms and in this case the extension of labyrinth tube 73 to the right of disc 76 plays an important role in preventing leakage of liquid through the seal. The dimensions of the tank are such that all liquid can collect in it - below the level of the lowest part
<Desc / Clms Page number 9>
the opening 78 made in the bottom 41.
As soon as the motor shaft has stopped, the level of the liquid drops slightly, as a little of this liquid returns to the working chamber through those of the holes 42 which are located near the bottom.
The bulging outwardly of the cylindrical part of the reservoir opposite the scoop tube is of great importance when it is desired to achieve a compact device. If a smooth cylindrical wall was chosen, the scoop would not be able to remove all the thickness behind the ring of liquid from the reservoir, which would only present drawbacks, this liquid occupying a considerable volume due to its large diameter. This excess unnecessary liquid should be housed below the level of the device (the seal when the coupling is at rest, so that the diameter of the reservoir should be increased.
Instead of the groove 82 shown in Figs. 1 and 2, which is hollow enough to receive the entire mouth of the ecopette tube, a shallow groove (like the one visible in Figs. 5 and 6) can be used which only receives the extreme lip;, the mouth of the tube.
When the coupling is in service, the torque applied to the control shaft 45 due to the pressure of the liquid ring in the reservoir on the scoop tube reaches its maximum value when all of the liquid enclosed in the coupling is in the tank and when the tube is in position b. Counterweight 54 is just heavy enough to balance this maximum torque.
Figs. 3 and 4 show an arrangement similar in general to that described in connection with Figures 1 and 2, but equipped with hydraulically actuated quick-drain valves, described in British Patent No. 470056 of November 1, 1935. These valves remain closed. as long as there is a supply of liquid in their control conduits, and they open automatically as soon as this arrival ceases.
<Desc / Clms Page number 10>
While the hydraulic coupling shown in Figures 1 and .2 transmits a high torque, the vortex circulation generates a significant back pressure in the conduits connecting the tube-scoop to the working chamber; therefore, if this duct is arranged to supply the control duct of the quick drain valves as well as the working chain, the back flow of the latter keeps the valves closed, while the tube is first withdrawn from the liquid. in the tank and the torque load is high.
If it is desired to prevent this effect from occurring, the liquid controlling the valves is supplied separately from that serving to supply the working chamber and, in the. arrangement illustrated in fig. 3 and 4, an auxiliary scoop tube 110 is used to supply the valves. The shell 14b which covers the rear of the rotor is provided with a series of quick drain valves uniformly distributed around its periphery. One of these valves is shown at 111. A lumen 112 opening into the working chamber is surrounded by an annular space 113 leading to a duct 114 opening into the tank. The constantly open holes 42b of the working chamber open into the duct 114.
A thin valve disc 115 is arranged to close the openings 112 and 113, under the action of a fluid pressure exerted by a column of liquid in the control duct 117 formed in the shell 14b and leading from a collecting channel. 118 to a passage 120 formed in a capsule 116 which closes the valve chamber. A small lumen 119 in this capsule communicates this valve chamber with the reservoir.
The auxiliary scoop-tube 110 is attached to the main scoop-tube 43 and its inner end 121 is arranged so as to open into the collecting channel 118 while its lip extends:, relative to the axis of the coupling, slightly beyond that of the main tube, the bulge
<Desc / Clms Page number 11>
82b circular element in the wall 0b being suitably shaped to receive those lips.
When the coupling operates with a fixed quantity of liquid, the two tubes draw liquid. The main tube 43 supplies it by. It leads GOb to the working chamber a flow replacing the liquid which has escaped through the brus 42b .
Auxiliary tube 110 supplies channel 118 with a flow slightly greater than the amount of liquid which has escaped through valve ports 119, so that control conduits 117 remain full of liquid and valve discs 115 seal off the valves. They and 113 lights.
Ci then actuates the operating lever 47 to extract the two tubes of the liquid from the reservoir, the control ducts 117 empty through the slots 119, and the resulting pressure drop in the valve chambers allows the discs 115 to move outwards under the pressure exerted in the openings They by the liquid contained in the working chamber. The lights 112 and 113 are then put into communication through the valve chambers, and the working chamber can be emptied quickly.
To refill the working chamber, the scoop is slowly moved so as to immerse in the liquid only the lip of the auxiliary tube 110 alone, so that the control ducts of the valves are recharged with liquid and the discs 115 are thus returned to their seats against the lights 11: and 113. If the operating lever is moved further forward, the lip of the main tube is also submerged and the liquid is sent into the working chamber.
When the coupling works under a high torque, a little liquid is sent, under the action of the tower - billonnaire circulation, out of the working cantor through the annular space between the shell 14b and the fixed sleeve 19. In order prevent these leaks from entering channel 118, a protective tube
<Desc / Clms Page number 12>
tor 122 is fixed in the central opening of shell 14b and extends beyond the rim of channel 118.
The coupling shown in fig. 1 can be modified to serve as an automatic starting clutch for an electric motor. It is then provided with a control spring which pushes the scoop tube in a direction such that it tends to be moved from the position giving, the maximum degree of filling of the working chamber towards the position giving the minimum degree. , and at the same time to move without opposing the rotation of the working chamber and the tank.
The torque applied to the tube-scoop by this spring is strong enough to maintain the tube in the position giving the minimum degree of refolding, the motor starting in star in the case where a star-delta starter is used, or under tension. reduced in the case of using a starting transformer with multiple taps, the mouth of the tube then being only partially submerged in the liquid and the filling rate of the working chamber being relatively slow due to both this incomplete immersion and the small radius under which it acts.
As the torque transmission capacity of the coupling is thus kept very low, the motor starts freely, and the starter being placed in delta (or on full voltage) at the moment when the speed of the motor approaches that of synchronism, the torque on the scoop-tube produced by the action of depleting the liquid exceeds the displacement torque and the tube automatically comes into the position giving the maximum degree of refolding. Its mouth is then completely submerged and is at its maximum radial distance from the axis of the coupling. The working circuit thus fills up quickly. If desired, one or more fins can be attached to the tube at or near its mouth.
This arrangement can be changed by omitting the moving device and the movable scoop and replacing them.
<Desc / Clms Page number 13>
by a fixed scoop. The mouth of this scoop is close to the cylindrical wall of the tank, but its section is reduced to such an extent that the motor can be brought to normal speed before the coupling has filled up sufficiently to reach a capacity. transmission high enough so that the motor does not draw excessive current.
The effective reservoir capacity of the improved hydraulic coupling, when used as a starting clutch for an electric motor, may be less than the volume of the normal maximum chamber / working fluid content, but not must not however be less than half of this volume.
In the starting clutches which have just been described, it is possible to eliminate the peripheral holes 42 and to be content with the gap between the shell 14 and the fixed sleeve 19 for the partial emptying of the working chamber towards the re- tank when the engine is at rest.
Fig. 5 shows a coupling usable, for example, to connect an engine of a battery of marine engines to a common propeller shaft. The shell 14e, the thruster 10e and the tank housing 40e rotate with the drive flange 12e, while the rotor 15e is integral with a drive shaft 18e of a transmission box, not shown. The scoop tube 43, which is pivoted on the fixed distributor sleeve 19th, supplies a duct 58th leading to a cooling radiator 140, the return ducts 59th of the radiator opening into a filling and interception opening 141 in the upper surface of the 19th scabbard.
Openings such as 142 lead from each of the passages of the propeller 10e towards the interior of the hub of the latter and correspond, when they come to their upper position, with the opening 141, a low annular baffle 143 extends into the circuit from the thruster hub to its inlet edge. The normal circulation of the working liquid follows the direction indicated by the solid arrows. A reversible pump 144, which is flooded or
<Desc / Clms Page number 14>
otherwise arranged to be self-priming, is mounted in parallel with the radiator 140, which may be fitted with a shut-off valve 145. The drainage holes 42 of the working chamber are fitted with needles 146 enabling them to be closed off when the driving bodies are at a standstill.
If it is desired to separate the motor from the 18th shaft, with the motor stopped, the needles 146 are closed and when the 18th shaft is rotated by another motor, the pump 144 is operated in the shaft. direction required so that the circulation of liquid takes place in the direction indicated by the dotted arrows,
The liquid in the coupling circulates under the action of the rotor and the part which enters the upper passages of the propeller is retained by the baffle 143, then discharged through the upper holes 142 towards the lumen 141 and sent from there by the pump 144 in the reservoir. When the working chamber is completely empty, the pump is stopped.
To allow the drive shaft to rotate by the energy supplied by the shaft 18e, the needles 146 are opened and the pump 144 is operated in the opposite direction in order to take liquid from the reservoir and send it to the working chamber. If a valve 145 is provided, it can be closed while the pump is running to prevent short-circuiting of part of the liquid stream through the radiator.
The coupling illustrated in fig. 6 is similar to that of FIG. 5, except that the propellant 10f is wedged directly on the driving shaft. When the driving organs are stopped. and as the driven shaft rotates, the rotor 15f lifts liquid in the working circuit and pours part of it against the internal face of the then immobile shell 14f. The part of the liquid thus discharged which flows from the upper region of this shell is captured by the opening 141 and discharged by the pump.
In couplings of the types illustrated in Figures 1, 3, 5 and 6, where the working chamber has openings per-
<Desc / Clms Page number 15>
drainage channels and where the useful capacity of the tank must be equal to the volume of the maximum normal liquid content of the working chamber, it is advisable to provide for the tank an internal diameter (not including grooves or other recesses) greater than 25 to 40 percent of the outside diameter, designated by D in fig. 1, of the working toroidal circuit of the coupling.
For some applications however, if the complete interruption of the power transmission by the hydraulic transformer is not necessary, the useful capacity of the tank chamber may be less than the volume of the normal maximum liquid content of the working chamber.