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"MACHINE ROTATIVE"
La présente invention a pour objet une machine rotative pouvant être, par exemple, une pompe. un com- presseur, ou un moteur, et comprenant deux pièces rotatives principales, solidaires en rotation et tournant autour d'axes parallèles, la distance entre ces axes étant réglable. Cette machine est caractérisée en ce que les deux pièces rotatives principales sont rendues' solidaires en rotation par un mécanisme comprenant une pièce rotative intermédiaire montée de manière que son axe soit toujours situé à une distance constante de chacun des axes des deux pièces rotatives principales, cette pièce intermédiaire étant reliée à chacune des pièces principales par un ac-
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couplement homocinétique.
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Cette machine pourrait être, par exemple, un* pompe du genre de celles comportant un bloc-cylindres, consti- tuant l'une des pièces rotatives principales et pourvu de cylindres radiaux dans lesquels sont montés des pistons sur lesquels agit, par l'intermédiaire d'organes d'en- traînement une couronne constituant l'autre organe rotatif principal, et dans laquelle on fait varier le débit en faisant varier la distance séparant les axes parallèles du bloc-cylindres et de la couronne.
On connaît déjà. des machines de ce genre dans les- quelles le bloc-cylindres et la couronne sont rendus directement solidaires en rotation au moyen des pistons..
Ceci entraîne dans ces machines un frottement considérable entre les pistons et leurs cylindres, ce qui diminue con- sidérablement l'intérêt de tels appareils..
On connaît également des machines du genre cité dans lesquelles un accouplement mécanique rend le bloc- cylindres et la couronne solidaires en rotation et évite ainsi les frottements dûs à la transmission du couple par les pistons. Mais cet avantage est plus que compensé par les pertes par frottements engendrés dans les accouple- ments mécaniques utilisés dans ces machines connues. L'in- vention permet d'éliminer ces inconvénients dans le cas d'une machine telle que la pompe citée à titre d'exemple. car les accouplements homocinétiques reliant les deux pièces rotatives principales à la. pièce rotative intermédiaire peuvent être établis de façon à transmettre les couples avec un minimum de frottement.
De plus, la présente invention a. pour objet la réali- sation d'un dispositif de commande de la variation d'excentricité entre deux pièces rotatives principales d'axes parallèles liées par le dispositif d'accouplement dont il vient d'être question, c'est-à-dire comportant l'interposition d'une pièce rotative
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intermédiaire lorsque l'une des deux pièces principales est fixe dans l'espace et que l'autre (qu'on appellera, dans la suite, "pièce mobile") subit un mouvement de translation circulaire par rapport à la première.
Suivant linvention, ce dispositif est établi de la manière suivante Une partie cylindrique pour la pièce intermédiaire et une portée cylindrique pour la pièce mobile portent chacune un pignon en prise avec une roue dentée coa- xiale avec la pièce fixe. Les deux roues dentées coaxiales entre elles ainsi prévues engrènent chacune avec un pignon ou groupe de pignons en prise avec une couronne dentée com- mune tournant folle dans le bâti de l'appareil autour de l'axe de la pièce fixe. L'un de ces pignons ou groupe de pignons est, par exemple. fixe dams l'espace, tandis que l'autre peut être déplacé autour de l'axe de la pièce fixe.
Pour obtenir la variation de réglage désirée, il suffit de faire tourner ce dernier pignon ou groupe de pignons par rapport à l'autre autour dudit axe.
Un tel dispositif est particulièrement applicable au cas de moteurs, pompes, compresseurs ou machines analogues, comportant des cylindres en étoile fixes dans l'espace et dont les pistons sont asservis dans leur déplacement au mouvement d'une pièce (qui sera la pièce mobile dont il a été question ci-dessus) décrivant un mouvement de translation circulaire par rapport aux cylindres fixes. Il va de soi que le même dispositif s'appliquerait au cas où ce serait le bloc-cylindres qui subirait un mouvement de translation, tandis que la pièce d'asservissement des pistons serait fixe dans L'espace.
Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale longitudinale d'une première forme d'exécution constituée par une pompe,
La partie de gauche de la fig. 2 correspond à une coupe verticale transversale suivant la ligne 2a-2a de la
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fig. 1, tandis que la partie de droite correspond à une coupe suivant la ligne 2b-2b de la fige 1.
La fig. 3 est une vue en coupe verticale transver- sale correspondant à la position de la fig. 2 et faite suivant la ligne 3-3 de la fig. 1.
La fige 4 est un schéma explicatif relatif a la deuxième forme d'exécution.
La fige 5 est une vue en bout correspondant à la fige 4.
La fig. 6 est une vue en coupe verticale axiale d'une seconde forme d'exécution constituée également par une pompe.
La partie de gauche de la fige 7 est une vue en coupe verticale établie suivant la ligne C-D de la fig. 6, tandis que la partie de droite est une vue en coupe établie suivant la ligne E-L de la même figure.
La fige 8 est une vue analogue a celle de la fig. 7 les diverses parties étant représentées dans des positions relatives différentes, la partie de gauche étant une coupe suivant C-D de la fige 6 tandis que la moitié droite de la figure est une coupe suivant la ligne E-F-G-H-K-L de la fig. 6.
La fig. 9 est une vue partielle représentant un levier de commande de la pompe des figs. 6 à 8.
La fige 10 est une vue en coupe suivant la ligne A - B de la fig. 6, @
La fig. 11 est une vue en coupe suivant la ligne J-I de la même figure.
La fige 12 est une vue en coupe transversale d'une troisième forme d'exécution constituée par une pompe.
La fig. 13 est une vue suivant la ligne 2-2 de la fige 12.
La fig. 14 est une vue en bout correspondant à la fige 13.
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Dans les fige. 1, 2 et 3, on voit en 1 le bâti de la pompe et en 2 l'arbre moteur, d'axe X-X, qui tourne dans les paliers 3 et 4 portés par le bâti 1.
Les deux pièces rotatives principales de cette pompe sont le bloc-cylindres J et la couronne H. Le bloc- cylindres J est porté par une pièce mobile par rapport au bâti 1, et montée de façon que l'axe Z-Z de ce bloc- cylindres reste toujours à une distance constante de l'axe X-X. Quant à l'axe Y-Y de la couronne H, il est fixe dans l'espace et non confondu avec l'axe X-X. A cet effet, la couronne H est montée dans le bâti 1 sur des paliers 15 et 16.
La distance entre les axes parallèles X-X et Y-Y est égale au rayon du cylindre décrit par Z-Z autour de X-X, de telle manière que, dans une certaine position, l'axe Z-Z puisse être amené à coïncider avec l'axe Y-Y.
Le bloc-cylindres J est percé d'une série de cylindres radiaux dans lesquels coulissent des pistons F , F , F , F , F , etc.., portant des galets I, I, I, 1 2 3 4 5 1 2 3 I, I, etc., respectivement, ces galets roulant chacun
4 5 sur une face d'une surface intérieure prismatique de la couronne H, cette surface ayant pour base un polygone régulier dont le nombre de cotés est égal au nombre de pistons.
Les pistons se déplacent radialement vers l'in- térieur de leurs cylindres respectifs sous l'action de la couronne H sur les galets I, I, etc., et dans le sens
1 2 opposé sous l'action de la force centrifuge, en produisant alors l'aspiration du liquide à l'intérieur des cylindres.
Un disque U constituant un organe rotatif inter- médiaire entre le bloc-cylindre J et la couronne H est claveté sur l'arbre moteur 2 d'axe X-X. Ce disque U est percé de deux séries de trous circulaires. La première série compor-
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te trois trous 7 équidistants de l'axe X-X et dont les centres sont décalés de 1200 les uns par rapport aux autres. La deuxième série comporte trois trous 10, dont les centres sont décalés de 1200 et également situés tous trois à la même distance radiale de l'axe X-X, cette distance étant toutefois supérieure à celle des centres des trous 7 à l'axe X-X.
Le bloc-cylindres J porte trois doigts 5 munis de roulements à billes dont les cages extérieures 6 sont appliquées sur la périphérie des trous 7. D'une manière analogue, la couronne H porte trois doigts 8 munis de roulements à, billes dont les cages extérieures 9 portent contre la paroi des trous 10. Les doigts 5 sont équi- distants de l'axe Z-Z et décalés de 1200 et les trois doigts 8 sont équidistants de l'axe Y-Y et également décalés de 1200.
Il s'ensuit que le bloc-cylindres J et la couronne H sont tous deux entraînés à la même vitesse par l'arbre moteur 2 sans que les pistons F , F etc., aient à trans-
1 2 mettre de couple entre les pièces J et H. L'accouplement entre le disque U et chacune des deux pièces rotatives principales, bloc-cylindres J et couronne H est homociné- tique et il est aisé de voir que la transmission du disque U à. la couronne H et au bloc-cylindres J s'effectue avec le minimum de friction.
On pourrait aussi, dans une variante accoupler chacun des organes J et H au disque U au moyen de biellettes d'une longueur égale à l'excentricité de chacun de ces organes par rapport à l'axe X-X.
L'arrivée et l'échappement du liquide sont assurés par un distributeur P, comprenant une partie cylindrique servant de tourillon au bloc-cylindres et, par conséquent, d'axe Z-Z. Ce distributeur P est muni de quatre canaux
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longitudinaux Q dont deux débouchent dans une ouverture 20 amenant le liquide aux cylindres, tandis que les deux autres communiquent avec une ouverture 21 emmenant le liquide refoulé. Les deux ouvertures 20 et 21 sent séparées par une cloison P . Le liquide est amené aux deux premiers
1 conduits Q par une ouverture 18a et il sort des deux autres conduits par une ouverture 18b. Les ouvertures 18a et 18b sont reliées au circuit de circulation du liquide par des conduits souples non représentés.
Afin de permettre à l'axe commun Z-Z du bloc- cylindres J et de la partie cylindrique du distributeur P de tourner autour de l'axe X-X, cette partie cylindrique du distributeur P est montée excentriquement dans une douille L montée dans le bâti 1 de manière à tourner sur elle-même autour de son axe qui coïncide avec 1.';axe X-X (Fig. 3). La douille L peut être déplacée angulairement 'au moyen d'un levier 17.
Il est nécessaire que, chaque fois que l'axe Z-Z de rotation du bloc-cylindres est déplacé par rapport à l'axe X-X, le distributeur P soit maintenu dans la position angulaire convenable par rapport au bloc-cylindres. Pour que ceci ait lieu, le plan de symétrie du distributeur séparant l'ouverture 20 de l'ouverture 21 devra toujours coïncider avec le plan déterminé par les axes parallèles Y-Y et Z-Z, c'es-à-dire que le plan perpendiculaire à ce plan de symétrie et passant par l'axe Z-Z du distribu- teur devra passer constamment par une droite symétrique de l'axe Y-Y par rapport à l'axe X-X.
A cet effet, l'extrémité R du distributeur qui est de section carrée, porte, sur sa tranche, une rainure S dont le plan médian passe par l'axe Z-Z et est perpendi- culaire au plan médian de la cloison de séparation P , qui est le plan de symétrie mentionné. Dans cette rainure
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s'engage un ergot 19 porté par le bâti 1 de la pompe et dont l'axe W-W est symétrique de Y-Y par rapport à X-X.
Dans ces conditions, si on considère une section droite telle que celle de la fig. 3, on voit que, puisque le point Z décrit un cercle de centre X et de diamètre Y-W, le triangle W Z Y est un triangle rectangle et la droite W Z, qui se trouve dans le plan médian de la rainure S, est toujours perpendiculaire au plan de symétrie du distributeur séparant les ouvertures 20 et 21.
Dans la forme d'exécution des figs. 4 à 11, l'axe X-X de la pièce intermédiaire U est mobile et reste à
1 1 une distance constante de l'axe fixe Y -Y de la. couronne
1 1 H auquel il est parallèle (Voir les schémas des figs. 4 et 51). $Quant a l'axe Z -Z du bloc-cylindres J, il se déplace
1 1 parallèlement à lui-même dans un plan fixe passant par Y -Y .
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La fige 5 représente trois positions différentes de ces axes. On voit que, pour obtenir la position relative voulue des axes Y-Y et Z-Z par rapport à l'axe X-X
1 1 1 1 1 1 (qui doit toujours être à la même distance des axes Y -Y et Z -Z ), la pièce rotative intermédiaire d'axe X-X
1 1 1 est portée par un levier rigide, articulé à une extrémité autour de l'axe Y1-Y1et portant un ergot a, dont l'axe est symétrique de Y-y par rapport à X-X et engagé dans
1 1 1 1 une rainure b, ménagée dans l'organe portant le bloc-cy- lindres et perpendiculaire au plan dans lequel se déplace l'axe Z -Z 0 Le triangle Y - Z - X étant isocèle, l'axe
1 1 1 1 1 X-X reste à,
égale distance des axes Y -Y et Z -Z
1 1 1 1 1 1 lorsque ce dernier se déplace.
La construction du bloc-cylindres J, des pistons F , F , F etc. et de leurs galets I, I, I etc., est
1 2 3 1 2 3 analogue à celle de la forme d'exécution des figs. 1 à 3, et la liaison homocinétique entre le bloc-cylindres J et l'organe rotatif intermédiaireconstitué par le disque U,
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d'une part, et entre la couronne H et le disque U d'autre part, a également lieu de la même façon que dans la pompe des figs. 1 à 3.
L'arbre moteur 2 monté dans le palier 3 tourne autour de l'axe Y -Y qui est fixe par rapport au bâti 1
1 1 de la pompe, et la couronne H1 portée par les paliers 4 et 16 est directment calée sur cet arbre 2. Le disque U constituant l'organe rotatif intermédiaire d'axe X-X
1 1 tourne autour d'un pivot 35 d'axe X-X porté par un
1 1 levier 36, pourvu d'un pivot monté dans l'arbre 2 de façon à pouvoir tourner autour de l'axe Yl-Y1 de celui - ci, et de l'ergot a dont l'axe est symétrique de Y -Y par rapport à X -X .
1 1 L'ergot coulisse dans une rainure ± ménagée dans le distributeur P de la pompe. Ce distributeur comprend une partie cylindrique 38 servant de portée au bloc-cy- lindres J, une autre partie 39, de section rectangulaire, coulissant transversalement dans une partie 40 solidaire du bâ ti de la pompe, et une partie 34, munie de deux alésages horizontaux 41 traversés par des tubes 18 reliés rigidement au bâti 1 de la pompe. La rainure ± est perpen- diculaire au plan fixe dans lequel se déplace l'axe Z -Z .
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Les tubes 18 sont reliés respectivement à l'entrée et à la sortie du liquide et ils sont pourvus d'une ouver- ture dans leur partie médiane, de manière à communiquer avec les conduits Q du distributeur qui aboutissent aux ouvertures d'aspiration et de ref oulement 20 et 21 respec- tivement. Le coulissement de ce distributeur P (ainsi que du bloc-cylindres J porté par ce distributeur) dans le bâti 1 de la pompe est commandé par un levier 17 calé
1 sur un arbre 31 qui porte un disque excentrique 32. Ce disque est engagé entre les deux faces parallèles d'une rainure verticale 42 ménagée dans la partie 34 du distri-
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buteurla largeur de cette rainure étant égale au dia- mètre du disque 32.
Le fonctionnement de la pompe qui vient d'être décrite est le même que celui de la pompe des figs. 1 à 3.
Le réglage du débit a lieu comme suit :
Dans la position de point neutre représentée par les figs. 6 et 7, l'axe Z-Z coïncide avec l'axe Y -Y.
1 1 1 1 Le bloc-cylindres J est concentrique à la couronne H et tous les pistons sont situés à la même distance de l'axe Y -y de sorte qu'ils sont immobiles dans leurs cylindres
1 1 respectifs.
Lorsque l'on fait tourner le levier 171 de manière à amener, par exemple, le disque 32 dans la position re- présentée en traits mixtes sur la fig. 11, la pièce 34 est déplacée par une translation horizontale dans la position représentée en traits mixtes.
Les parties sont alors da.ns la. position représentée par la fige 8 et l'axe Z-Z est à une certaine distance
1 de l'axe Y -Y. La pompe débite alors le liquide à un
1 taux qui dépend de la distance entre les axes Y -Y et Z -
1 1 1 Z .
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Dans le mode de réalisation représenté par les figs. 12 à 14, qui se réfère à une construction comprenant une pièce principale fixe et l'autre décrivant un mouvement de translation circulaire autour de la première, la pièce fixe est constituée par un bloc-cylindres 51, en forme d'an- neau, dans lequel sont matés des cylindres 52. Ce bloc-cylin dres, fixe dans l'espace, a pour axe Z-Z, c'est-à-dire que tous les cylindres 52 convergent vers cet axe Z-Z. Chaque cylindre comporte un piston 53 muni d'un galet 54. Les déplacements des pistons 53 dans les cylindres 52 sont com- mandés par une pièce mobile 55 de section polygonale dont les diverses faces viennent coopérer avec les galets 54.
Cette
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pièce mobile 55, dont l'axe est situé en Y, doit décrire un mouvement de translation circulaire par rapport à l'axe Z, c'est-à-dire doit rester constamment parallèle à elle-même, tandis que son axe Y décrit autour de l'axe Z un cylindre circulaire de rayon Y-Z. A cet effet, la pièce polygonale 55 est montée folle sur une portée cylindrique 56 d'axe Y-Y (fig. 13).
Dans une telle pompe, on doit pouvoir faire varier le débit et, à cet effet, il s'agit de modifier la valeur de la distance Y-Z. Ainsi qu'on l'a dit plus haut, ce résul- tat est obtenu, conformément au principe exposé plus haut, en interposant, entre le bloc-cylindres 51 et la pièce mobile 55, une pièce intermédiaire 57 d'axe X-X montée de telle ma- nière que les distances X-Z et X-Y soient constantes, mais que l'angle Z-X-Y puisse être modifié en cours de fonctionne- ment. A cet effet, la pièce intermédiaire 57 est montée folle sur une portée cylindrique 57, d'axe X-X, tournant, excentri- quement, dans la portée 56.
Pour obtenir les liaisons voulues entre la pièce fixe 51 (bloc-cylindres), la pièce intermédiaire 57 et la pièce mobile 55, on utilise des accouplements homocinétiques tels que par exemple, ceux représentés sur les dessins. Suivant cette réalisation, la pièce 57 porte des doigts 58 et 59 servant d'axes à des galets 60 et 61 qui roulent dans des cavités ou orifices circulaires 62 et 63 prévues d'une part dans le bloc- cylindres 51, et, d'autre part, dans un plateau 64 solidaire de la pièce mobile 55. La distance entre l'axe de chaque ori- fice 62 et celui du doigt 58 de support du galet 60 roulant sur la périphérie de cet orifice est égale à la distance Z-X (cons- tante).
De même, la distance entre l'axe de chaque orifice 63 et celui du dtoigt 59 de support du galet 61 qui roule sur la périphérie de cet orifice est égale à la distance X-Y (cons- tante).
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La. difficulté dans un appareil de ce genre consiste à commander la varia,tion de l'angle Z-X-Y.
La présente invention a pour objet d'obtenir ce résultat d'une manière simple et efficace. Elle consiste à monter sur une portée cylindrique 56 pour la pièce mobile 55 et sur une portée cylindrique 57a pour la pièce inter- médiaire 57, des pignons 65 et 66, en prise avec des roues dentées respectives 67, 68, toutes deux d'axe Z-Z. Ces deux roues dentées 67-68, de même diamètre dans le mode de réalisation représenté, sont d'autre part en prise chacune avec trois pignons, respectivement 69a, 69b et 69c pour la roue 67, et 70a, 70b et 70c pour la roue 68. Ces deux groupes de pignons sont tous deux en prise avec une couronne annulaire dentée 71 d'axe Z-Z tournant librement dans le bâti de l'appareil.
L'un des groupes de pignons en question, pa,r exemple 70a, 70b et 70c, est monté fixe dans l'espace, tandis que l'ensemble de l'autre groupe de pignons 69a, 69b, 69c peut tourner autour de l'axe Z-Z, ces divers pignons 69a, 69b, 69c étant reliés par des bras 72a, 72b, 72c, à un moyen 73 par l'intermédiaire duquel on peut déterminer a volonté la position angulaire de ce dernier groupe de pignons.
Pour faire varier le débit de la pompe, il suffit de déplacer l'ensemble 69a, 69b, 69c autour de l'axe Z-Z.
Il va de soi que le mode de réalisation qui a été décrit ci-dessus n'a été donné qu'à titre d'exemple et qu'on pourrait s'en écarter sans pour cela sortir du cadre de la présente invention.