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Machine rotative pour l'acheminement de fluides liquides, vaporeux ou gazeux et pouvant également travailler comme moteur.
On a déjà pensé, dans la technique des machines capables de travailler aussi bien comme moteurs que comme pompes, com- presseurs ou autres machines acheminant ou utilisant des fluides liquides, vaporeux ou gazeux, à équiper un rotor excentré d'é- léments en forme de plaques ou palettes qui se déplacent posi- tivement pendant le mouvement de rotation du rotor et qui coo- pèrent à la manière de pistons avec le fluide-moteur ou avec le fluide acheminé de telle sorte que le fluide déplace les plaques ou palettes à l'intérieur d'un canal annulaire qui les guide (action motrice) ou qu'il soit acheminé par lesdites plaques ou palettes (action foulante).
Dans la plupart des cas, les plaques
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ou palettes agissant à la manière de pistons sent montées dans les machines de ce genre sur un disque ou plateau calé sur un arbre et sont disposées pivotantes de telle sorte que,' pendant leur rotation,, elles changent de position angulaire par rapport au sens de passage ou d'acheminement du fluide ou agent moteur , ce qui fait varier la pression agissant sur les plaques ou pa- lettes selon la position angulaire de ces dernières à chaque instant.
Selon la façon dont l'orientation des plaques ou palettes en rotation est réalisée par une commande positive, il est ainsi possible de régler aussi bien le nombre des tours que le débit de l'agent moteur traversant la machine. Cependant, la construc- tion des machines connues de ce type est relativement compliquée et ne permet ni un réglage facile du débit du fluide moteur à acheminer à travers la machine ou du nombre de tours, ni un chan- gement du sens de rotation. En particulier, il n'est pas possible dans toutes ces machines rotatives de réaliser une étanchéité suffisante des surfaces, de sorte qu'il n'est pas possible non plus d'élever le taux de pression du fluide moteur et d'obtenir un rendement favorable et un encombrement réduit aux dimensions désirées.
L'invention a pour but de réaliser une 'machine du type précité qui puisse fonctionner aussi bien comme moteur que comme pompe, compresseur etc. et qui permette, migré sa construction simple et ramassée, d'atteindre à des rendements élevés aux pressions les plus poussées du fluide moteur.
Ce but est atteint, dans la machine,'objet de l'invention, grâce au fait que les pièces formant pistons se composent chacun d'au moins deux pièces mobiles l'une par rapport à l'autre, de
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préférence par décalage angulaire afin de pouvoir s'adapter au- tomatiquement aux différentes sections du canal de passade du fluide. En vue d'atteindre cet objectif de la façon la plus simple, l'élément extérieur des pistons est guidé positivement, et avantageusement avec une large surface d'étanchéité, le long de la paroi intérieure du carter renfermant le rotor, ce qui assure une étanchéité capable de résister aux pressions même considérables.
Suivant une autre particularité de la machine conforme à l'invention, l'arbre du rotor est monté dans des flasques latérales disposées avantageusement de façon pivotante et gui- dées de façon étanche le long des faces du carter, un engrenage approprié permettant un réglage uniforme et synchrone desdites flasques. Ce mode de réalisation assure non seulement le réglage progressif du débit du fluide moteur employé et du nombre de tours de la machine, mais aussi le changement du sens de rotation et d'acheminement du fluide, comme cela est nécessaire en particulier dans les mécanismes de commande hydrauliques.
L'invention prévoit l'application de la machine pour l'en- traînement d'un véhicule automobile et comme moteur hydraulique pouvant être réglé à un nombre de tours constant.
Les dessins annexés représentent quatre exemples de réa- lisation de l'objet de l'invention.
La fig, 1 est une vue en coupe longitudinale et partielle- ment en perspective de la première réalisation d'une machine dont l'arbre est monté à poste fixe.
La fig. 2 en est une vue en coupe suivant la ligne II-II.
La fige 3 est une vue de face d'un détail de construction.
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La fig. 4 est une vue latérale d'une machine suivant la seconde réalisation avec un arbre réglable.
La fig. 5 en est une vue de face, partiellement en coupe.
La fig. 6 est une vue en coupe longitudinale d'une machine suivant une troisième réalisation fonctionnait comme mécanisme de commande ou de transmission hydraulique.
La fig. 7 enfin montre le châssis d'un véhicule automobile équipé du mécanisme de commande ou de transmission hydraulique suivant l'invention, vu en plan et partiellement en coupe.
La machine suivant les figs, 1 à 3, utilisable comme moteur ou machine de travail à fluides liquides, vaporeux ou gazeux, mais aussi comme mécanisme de commande ou transmission hydrauli- que à réglage progressif comporte un carter 1 avec un évasement de section circulaire 2 de préférence pourvu d'une garniture en métal anti-friction dans lequel est monté excentriquement un rotor 4 limité de part et d'autre par des plateaux terminaux 3.
Cette excentricité est réalisée grâce au fait que l'arbre d'en- traînement 5 du rotor 4 est monté excentriquement dans les couvercles 6 du carter. Le rotor 4 présente plusieurs (par exemple quatre) encoches de section en forme d'arc de cercle s'étendant sur toute sa longueur et recevant chacune un piston cylindrique 7 à glissement étanche.
Les pistons 7 évidés en forme de croissant à profil aplati sur toute la largeur de l'enceinte de passage du fluide, do, c entre les plateaux terminaux 3, passent par leur partie cylindrique au travers desdits plateaux 3 et pivotent au moyen de tourillons centrés 8 dans des disques 9 qui, de leur côté, sont serrés à l'aide de boulons 10 pour former un ensemble
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rigide avec le rotor 4 et ses plateaux terminaux 3. Une autre encoche prévue dans les pistons 7, mais profilée suivant un arc de cercle, ménage un logement pour recevoir un élément 11 qui assure l'étanchéité du piston respectif et qui s'épanouit sur toute la largeur de l'enceinte de passage du fluide pour former une semelle ,d'étanchéité 12 ayant une courbure correspondant à celle de l'évasement 2 du carter.
Cet élément 11 est solidaire d'un tourillon 13 qui traverse de part en part le piston 7 avec une certaine excentricité par rapport à son axe longitudinal.
Pour que, pendant la rotation du rotor, les semelles 12 qui re- présentent une large surface d'étanchéité puisse être guidées de façon étanche et cependant sans résistance appréciable au mouvement le long de la paroi intérieure de l'évasement 2 du carter, les tourillons 13 faisant saillie par rapport aux plateaux terminaux 3 portent un cadre à coulisse 14 (Fig. 1 à gauche en traits interrompus) dont les galets supérieurs et inférieurs 15 sont guidés avec une adhérence totale dans la rainure annulaire 16 d'une bague de distribution à coulisse 17 qui peut tourillonner concentriquement à l'évasement 2 du carter autour d'une couronne 18 solidaire du palier de l'arbre de rotor et compensant l'excentricité de ce palier.
En vue d'assurer une étanchéité parfaite qui ne soit même pas atténuée sous l'effet du jeu causé par l'usure des pièces de la machine, il s'est avéré avantageux, en particulier en cas d'utilisation de fluides très liquides ou gazeux comme substance acheminée ou comme agent moteur, de réaliser les semelles d'étanchéité 12 non pas d'un seul tenant avec les éléments 11 qui assurent l'étanchéité des pistons, mais d'insérer
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dans un évidement approprié de la partie élargie du côté du pourtour extérieur de chacun des éléments 11 une semelle d'é- tanchéité indépendante 12a (Fig.
1 à droite), ces semelles in- dépendantes étant appliquées contre la paroi intérieure de l'évasement 2 du carter avec une pression invariablement uni- forme sous l'effet de petits ressorts de pression 19. Les par- ties des éléments'!! exposées à la pression du fluide ont une conformation évoluant sensiblement suivant des enveloppes de cylindres autour de l'axe central des tourillons 13.
Grâce à cette conformation particulière; les composantes des forces agissant de part et d'autre s'annulent constamment entre elles, ce qui a pour résultat que les tourillons 13 ne sont soumis à presque aucune charge et ne peuvent donc pas transmettre au cadre à coulisse 14 ou à la bague de distribution à coulisse 17 des forces capables d'entraver le déplacement des pistons 7 par rapport aux éléments 11 qui assurent leur étan- chéité. Entre des nervures de guidage radiales 20 (Figs. 2 en bas et fig.
3) rapportées sur les plateaux terminaux 3 peut coulisser radialement un patin 21 qui rend la bague de distri- bution à coulisse 17 solidaire du rotor par l'intermédiaire d'un boulon d'accouplement 22 et provoque ainsi la rotation commune de ces deux pièces accouplées.
L'étanchéité complète du compar- timent de refoulement de la machine par rapport aux autres com- partiments du carter est réalisée à l'aide de segments d'étan- chéité lamellaires 23, 24, 25 chargés partiellement par des ressorts, les premiers assurant l'étanchéité de la surface de glissement frontale des plateaux terminaux 3 par rapport à l'é- vasement 2 du carter, les deuxièmes celle de la surface-enveloppe des plateaux terminaux 3 et les troisièmes celle des pistons 7
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et des éléments d'étanchéité 11 à l'endroit de leur passage au travers des plateaux terminaux 3.
Pendant la rotation du rotor, les semelles 12 assurant l'étanchéité des pistons 7 maintiennent l'étanchéité entre l'évasement 2 du carter et les compartiments de travail du rotor, puisqu'elles sont guidées desmodromiquement par, leur cadre à coulisse 14 à l'intérieur de la rainure annulaire 16 ménagée concentriquement à l'évasement 2 du carter dans la bague de dis- tribution à coulisse 17 qui tourne avec le rotor, et qu'elles glissent le long de la paroi intérieure du carter par leur sur- face d'étanchéité à courbure correspondant à l'évasement 2 du carter.
Mais comme, d'autre part, l'axe médian de l'arbre 5 du rotor se trouve constamment excentré au-dessous de l'axe médian de l'évasement 2 du carter, les axes médians des pistons 7 logés par leur tourillon 8 dans le rotor 3 se déplacent éga- lement suivant une trajectoire circulaire décalée vers le bas respectivement par rapport à l'évasement 2 du carter ou par rapport à la trajectoire circulaire des semelles d'étanchéité 12, ce qui a pour résultat que ces semelles 12 guidées en une position invariable exercent dans la moitié inférieure du rotor une pression excentrée mais,, par centre, dans la moitié supérieu- re du rotor une traction excentrée sur'les pistons 7 et provo- quent ainsi leur rotation autour de leurs tourillons dans le sens contraire du mouvement des aiguilles d'une montre ou bien dans le sens même de ces dernières.
Il en résulte que l'angle déterminé chaque fois par les lignes imaginaires tracées entre les centres des tourillons 13, des pistons 7 et de l'arbre 5 s'ouvrira dans la partie
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supérieure du rotor et se refermera par contre dans la partie inférieure du rotor. Les pistons ou plus exactement les corps de pistons proprement dits 7 et les éléments 11 en assurant l'étanchéité travaillent donc comme des articulations à genouil- lère qui, dans la partie supérieure du rotor passent par une position presque redressée à 180 et dans la partie inférieure du rotor par contre se replient à un degré tel que le rotor obture complètement le canal de passage du fluide, Le fluide dispose donc dans la moitié supérieure de la machine d'un large canal de passage, de sorte que quand la machine fonctionne par exemple comme pompe,
elle refoule ou achemine le fluide de gauche à droite pour une rotation du rotor dans le sens des aiguilles d'une montre, les éléments 7 et 11 des pistons s'adap- tant alors automatiquement à la largeur du canal de passage qui varie progressivement pour chaque tour du rotor.
Pour que, lors de leur rotation, les éléments de piston 7 et 11 puissent aussitôt pivoter autour de leur axe, c'est-à- dire changer de position angulaire l'un par rapport à l'autre sans la moindre perturbation de fonctionnement, il convient de donner aux pièces de la machine intéressée des dimensions telles que l'angle formé par les lignes imaginaires tracées entre les centres des tourillons 13, des pistons 7 et de l'arbre 5, soit inférieure à 180 même lorsque les éléments de pistons 7 et 11 se trouvent en position redressée.
Le déplacement relatif qu'ef- fectue le cadre à coulisse 14 à l'intérieur de la'rainure annu- laire 16 de la bague de distribution à coulisse 17 lors du pivo- tement des éléments de pistons 7, 11 ne rencontre que de faibles résistances au mouvement, grâce à son guidage bilatéral au moyen des galets 15.
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En vue d'éviter des pressions d'un taux inadmissible lors de l'acheminement de fluides incompressibles, un ou plusieurs compartiments supplémentaires qui entrent en ou hors circuit en un nombre plus ou moins régulier en fonction de la pression de travail ou de régime sent prévus dans le champ d'action des éléments de pistons 7, 11 et peuvent être ménagés selon les dimensions de la machine soit dans l'évasement 2 du carter, soit dans le corps du rotor 4.
La semelle d'étanchéité 12 ou 12a de chaque piston peut également présenter une conformation telle que sa face courbée qui assure l'étanchéité soit par rapport au tourillon 13 non pas unilatérale, mais symétrique (Fig. 6 en bas), cette der- nière réalisation étant particulièrement appropriée dans le cas d'une machine réversible, par exemple un mécanisme de transmis- sion ou commande hydraulique à réglage progressif dont le mode de fonctionnement est expliqué en détail en regard des figures suivantes .
La machine suivant les fige. 4 et 5 a sensiblement la même construction que celle décrite précédemment à cette différence près que l'arbre 5 du rotor n'est pas monté en position inva- riable par rapport au carter 1 ou à l'évasement 2 de celui-ci, mais de façon à pouvoir se déplacer parallèlement à lui-même.
A cet effet la bague de distribution à coulisse 17 est ici également montée concentriquement sur un couvercle de fermeture 25 solidaire du carter 1, mais extérieurement aménagé en surface de glissement. Par contre, l'arbre 5 traversant librement un alésage suffisamment grand de ce couvercle et portant le rotor décrit précédemment, c'est-à-dire le corps de rotor proprement dit 4 avec ses plateaux terminaux 3,.les pistons 7,; les touril- lons 13, les éléments 11, 12 qui assurent l'étanchéité des pis-
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tons et les cadres à coulisse 14, est monté dans des flasques latérales 26 indépendantes.
Les flasques latérales 2 capables d'être réglées en position par rapport au carter 1 s'appliquent à¯glissement étanche contre les faces extérieures des cou- vercles 25, l'étanchéité étant encore augmentée à l'aide des bagues d'étanchéité 27.
Le déplacement uniforme des flasques latérales 26 avec le rotor monté à rotation dans ces flasques est réalisé grâce au fait que ces dernières sont montées chacune d'un côté d'une façon pivotante autour d'un pivot 29 fixé dans un oeilleton 28 du carter et que de l'autre côté, elles sont réunies d'une façon articulée au moyen d'une fourche 30 entourant le carter 1 .les pivots d'articulation 31 de cette fourche passant au travers d'un oeilleton 32 prévu sur chacune des flasques. La tête 33 de la fourche 30 peut de son côté tourner autour d'un pivot 34 solidaire d'un palier 37-renfermant la collerette 35 d'une vis 36. Cette vis 36 munie d'un volant 38 est engagée dans un écrou 39 logé à poste fixe dans une partie 40 venue de fonte avec le carter 1.
Lorsqu'on actionne le volant 38, la vis 36 se vissant dans ou hors de l'écrou 39 provoquera donc par l'intermédiaire de la fourche 30 qui agit comme une bielle, un déplacement uniforme des flasques 26 et partant de l'arbre 5 avec le rotor et le pivot 29 comme centre de pivote- ment, soit dans un sens,:soit dans l'autre dans la marge si- tuée entre les points I et II.
Bien entendu,. le déplacement des flasques latérales 26 peut aussi avoir lieu par l'intermédiaire d'autres organes de commande, par exemple au moyen d'excentriques, d'engrenages
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sans fin, de crémaillères et roues dentées ou de dispositifs analogues, de même qu'il est encore possible de régler les flasques latérales 26 en hauteur parallèlement entre elles.
Le fonctionnement de la machine sera expliqué en regard de la fig. 6 qui représente un mécanisme de transmission ou de commande hydraulique dont le carter unique 42 à canal de circulation fermé sur lui-même 41 renferme dans sa partie supérieure une pompe suivant les figs. 4 et 5 servant de géné- rateur A et dans sa partie inférieure un moteur B à arbre stationnaire mais excentré conformément aux figs, 1 à 3.
L'arbre 5 se trouvant dans sa position limite inférieure I (Figs, 4 et 5 en haut) après la manoeuvre du volant 38, toutes les pièces travaillent de la manière déjà décrite pour la machine à arbre 5 situé constamment au-dessous de l'axe médian du carter suivant les figs. 1 à 3 et par conséquent la pompe A, comme également expliqué dans ce dernier cas, achemine- ra le fluide de gauche à droite (Fig. 6, flèches en traits pleins) lors de sa rotation dans le sens des aiguilles d'une ,montre. Le liquide de commande (par exemple de l'huile) cir- culant dans le canal 41 entraînera donc le moteur B dans le sens des aiguilles d'une montre.
Plus l'arbre 5 et par consé... quent le rotor de la pompe A sera soulevé vers le centre du carter à l'aide du volant 38, plus le débit de la pompe dimi- nuera pour cesser complètement au moment où la position centrée 0 (Fig, 4) sera atteinte. En effet, dans cette position, les éléments de pistons 7, 11 ne subissent aucun déplacement et le liquide du mécanisme dispose du même canal de passage tant dans la partie supérieure que dans la partie inférieure de la pompe
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qui fait circuler le liquide en circuit fermé. Lors d'un dépla- cement de l'arbre 5 dans la position limite supérieure II (Fig.4) il se produit un déplacement du rotor vers le haut et par con- séquent une rotation des pistons 7 en sens inverse.
Il en ré- sulte un canal de passage plus grand dans la moitié inférieure de la machine, de sorte que la pompe A refoule en sens inverse (Fig. 6, flèches en traits interrompus) et met le moteur B en marche. Il est ainsi possible, grâce au déplacement de l'arbre 5, d'obtenir non seulement un réglage progressif du débit de la pompe A et du rendement du moteur B, mais d'inverser aussi à volonté le sens de rotation.
Des précautions doivent être prises bien entendu pour que tout le système de canalisation ou de tuyauterie du groupe pompe-moteur soit toujours entièrement rempli de fluide. De préférence, on utilise à cette fin un jeu de raccords et d'ac- cessoires qui du fait de leur simplicité ne sont pas représentés sur les dessins.
Ainsi par exemple, une petite pompe à engrenage peut faire l'appoint d'huile pour remplacer les pertes survenues en alimentant chaque fois le côté aspiration de la pompe du groupe à partir d'un réservoir d'huile par l'intermédiaire d'une conduite bifurquée et de soupapes tarées à une très faible sur- pression sur chaque déviation, un piston prévu à l'endroit de bifurcation des conduites d'amenée servant lors d'une inversion du sens de rotation de la pompe A, d'une part, à obturer la conduite d'amenée ouverte jusqu'ici en direction du côté aspira- tion devenant maintenant le côté refoulement et, d'autre part, à relier automatiquement la conduite d'amenée fermée jusqu'ici au nouveau côté aspiration et à l'ancien côté refoulement.
La commande du piston est effectuée par la pression du fluide actif
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agissant sur le piston par le côté refoulement momentané de la pompe par l'intermédiaire de conduites de déviation afférentes munies de clapets de retenue. De plus, il est encore prévu des deux côtés du canal de circulation une soupape de sûreté tarée à la pression de régime maximum admissible ainsi qu'une conduite de retour venant des compartiments du carter de la pompe ou du moteur, situés à l'extérieur de l'enceinte du rotor, l'huile s'échappant de ces compartiments étant renvoyée au réservoir à 'huile.
La fig. 7 montre le mécanisme de commande ou de transmis- sion hydraulique conforme à l'invention dans un exemple d'appli- cation à la commande progressive dtun véhicule automobile.
Entre ses roues 43 (roues avant et roues arrière) le véhicule automobile est équipé d'un caisson 44 ouvert sur les cités et formant respectivement pont avant et pont arrière. Dans chaque caisson est monté un moteur de commande ou de transmission hydraulique 45 du type décrit précédemment et capable de pivoter dans un plan vertical, pour chaque roue porteuse 43 et son es- sieu oscillant 46 entraîné par ledit moteur. A cette fin, les moteurs hydrauliques 45 comportent des tubulures 47 sortant du carter de chaque moteur transversalement à l'essieu oscillant 46 et montées dans des paliers 48 du caisson 44.
Les caissons 44 ayant et arrière sont reliés entre eux au moyen d'un tube- support 49 subdivisé par une pompe 50 fonctionnant comme généra- teur dont l'entraînement a lieu à partir du moteur 51 du véhicu- le par l'intermédiaire de l'arbre 52 et des deux accouplements articulés 53.
Les quatre moteurs hydrauliques 45 assurant l'actionnement communiquent entre eux par l'intermédiaire d'une tuyauterie 54
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et 55 de telle sorte que la conduite 54 relie un côté du générateur à l'un des côtés du moteur hydraulique 45 et que la conduite 55 relie l'autre côté du générateur à l'autre côté du moteur hydraulique. Cependant, à cause du mouvement de pivotement que les tubulures 47 exécutent solidairement avec leur moteur hydraulique 45, il y a lieu de réaliser la jonc- tion des tubulures avec les raccords de la tuyauterie à l'aide de presse-étoupes.
Si le générateur 50 est mis en marche pour faire cir- culer le fluide, l'huile circule dans le sens des flèches à travers la conduite 54 vers le moteur 45 pour retourner au générateur par la conduite 55. En cas d'inversion du sens de circulation du fluide moteur, la conduite 55 est au refoulement et la conduite 54 sert au retour du fluide. Le véhicule fait alors marche arrière. Le changement de sens de circulation de l'huile par déplacement de l'axe du générateur peut s'effectuer facilement de diverses façons, soit à l'aide d'une pédale double, soit à l'aide de tout autre dispositif mécanique.
Les moteurs hydrauliques 45 de chaque paire de roues étant alimentés par une conduite foulante commune, il en résulte également une compensation différentielle, puisque dans les courbes de la route, le moteur 45 de la roue 43 tournant plus vite absorbe une quantité plus grande de fluide moteur et le moteur 45 de la roue 43 tournant moins vite en absorbe une quantité moindre sans qu'il se produise un freinage de l'une des roues par rapport à l'autre.
Cette disposition de transmissions hydrauliques agit également comme frein hydraulique à quatre roues dont l'action de freinage s'adapte automatiquement à la vitesse désirée du
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véhicule automobile, puisqu'en cas de ralentissement brusque du véhicule, les moteurs 45 ont tendance à travailler en géné- rateurs, ce en quoi ils sont cependant empêchés par les cham- bres de passage à l'intérieur de la pompe 50.
Comme chaque roue est directement entraînée il est pos- sible également de diriger chaque roue 43 par l'intermédiaire du mécanisme d'orientation ou de braquage 56 de façon à réali- ser ainsi très facilement une direction par les quatre roues avec les avantages connus surtout sur certains terrains.
Naturellement, il est possible d'entraîner un'nombre quelconque de roues 43 d'un véhicule automobile au moyen d'un moteur individuel 45 pour chaque roue, ces différents moteurs étant alimentés par une conduite de fluide moteur commune ou d'un générateur commun 50, ce qui a surtout son importance pour les voitures tous terrains.
De même, la machine suivant l'invention peut avantageuse- ment fonctionner comme moteur à pistons avec de l'eau comme fluide actif en particulier à hautes pressions, le nombre de tours constant requis pouvant être maintenu en cas de réductions de puissance variables au moyen d'un régulateur de vitesse de rotation qui provoque le déplacement du système de pistons 7, 11.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Rotary machine for conveying liquid, vaporous or gaseous fluids and can also work as a motor.
In the art of machines capable of working both as motors and as pumps, compressors or other machines conveying or using liquid, vaporous or gaseous fluids, it has already been thought of fitting an eccentric rotor with shaped elements. of plates or vanes which move positively during the rotational movement of the rotor and which cooperate like pistons with the working fluid or with the fluid conveyed so that the fluid moves the plates or vanes to the 'Inside an annular channel which guides them (driving action) or whether it is conveyed by said plates or pallets (pressing action).
In most cases, the plaques
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or paddles acting in the manner of pistons are mounted in machines of this kind on a disc or plate wedged on a shaft and are pivotally arranged so that, during their rotation, they change angular position with respect to the direction of movement. passage or delivery of the fluid or driving agent, which varies the pressure acting on the plates or pallets according to the angular position of the latter at each instant.
Depending on the way in which the orientation of the rotating plates or pallets is achieved by a positive control, it is thus possible to adjust both the number of revolutions and the flow rate of the motive agent passing through the machine. However, the construction of known machines of this type is relatively complicated and does not allow easy adjustment of the flow rate of the working fluid to be conveyed through the machine or of the number of revolutions, nor a change in the direction of rotation. In particular, it is not possible in all these rotary machines to achieve sufficient sealing of the surfaces, so that it is not possible either to increase the pressure rate of the working fluid and to obtain an efficiency. favorable and a small footprint to the desired dimensions.
The object of the invention is to provide a machine of the aforementioned type which can function both as a motor and as a pump, compressor etc. and which allows, migrated its simple and compact construction, to achieve high yields at the highest pressures of the working fluid.
This object is achieved, in the machine, 'object of the invention, thanks to the fact that the parts forming pistons each consist of at least two movable parts with respect to one another, of
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preferably by angular offset in order to be able to adapt automatically to the different sections of the fluid passage channel. In order to achieve this objective in the simplest way, the outer element of the pistons is guided positively, and advantageously with a large sealing surface, along the inner wall of the housing enclosing the rotor, which ensures a sealing capable of withstanding even considerable pressures.
According to another feature of the machine according to the invention, the rotor shaft is mounted in lateral flanges advantageously arranged in a pivoting manner and guided in a sealed manner along the faces of the casing, an appropriate gear allowing uniform adjustment. and synchronous with said flanges. This embodiment ensures not only the progressive adjustment of the flow rate of the working fluid employed and the number of revolutions of the machine, but also the change of the direction of rotation and of the flow of the fluid, as is necessary in particular in the mechanisms of hydraulic controls.
The invention provides for the application of the machine for driving a motor vehicle and as a hydraulic motor which can be adjusted to a constant number of revolutions.
The accompanying drawings show four exemplary embodiments of the object of the invention.
FIG. 1 is a view in longitudinal section and partially in perspective of the first embodiment of a machine, the shaft of which is fixedly mounted.
Fig. 2 is a sectional view along the line II-II.
Figure 3 is a front view of a construction detail.
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Fig. 4 is a side view of a machine according to the second embodiment with an adjustable shaft.
Fig. 5 is a front view thereof, partially in section.
Fig. 6 is a longitudinal sectional view of a machine according to a third embodiment operated as a hydraulic control or transmission mechanism.
Fig. 7 finally shows the chassis of a motor vehicle equipped with the hydraulic control or transmission mechanism according to the invention, seen in plan and partially in section.
The machine according to figs, 1 to 3, which can be used as a motor or machine for working with liquid, vapor or gaseous fluids, but also as a control mechanism or hydraulic transmission with progressive adjustment comprises a casing 1 with a flaring of circular section 2 preferably provided with an anti-friction metal lining in which is eccentrically mounted a rotor 4 limited on either side by end plates 3.
This eccentricity is achieved by the fact that the drive shaft 5 of the rotor 4 is mounted eccentrically in the covers 6 of the casing. The rotor 4 has several (for example four) notches of section in the form of an arc of a circle extending over its entire length and each receiving a cylindrical piston 7 with sealed sliding.
The recessed pistons 7 in the shape of a crescent with a flattened profile over the entire width of the fluid passage enclosure, do, c between the end plates 3, pass through their cylindrical part through said plates 3 and pivot by means of centered journals 8 in 9 disks which, in turn, are tightened with bolts 10 to form a set
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rigid with the rotor 4 and its end plates 3. Another notch provided in the pistons 7, but profiled in an arc of a circle, provides a housing for receiving an element 11 which seals the respective piston and which opens out on the entire width of the fluid passage enclosure to form a sealing sole 12 having a curvature corresponding to that of the flare 2 of the housing.
This element 11 is integral with a journal 13 which passes right through the piston 7 with a certain eccentricity with respect to its longitudinal axis.
So that, during the rotation of the rotor, the flanges 12 which represent a large sealing surface can be guided in a sealed manner and yet without appreciable resistance to movement along the inner wall of the flare 2 of the housing, the journals 13 protruding from the end plates 3 carry a sliding frame 14 (Fig. 1 on the left in broken lines), the upper and lower rollers 15 of which are guided with total adhesion in the annular groove 16 of a distribution ring slide 17 which can journal concentrically with the flaring 2 of the housing around a ring 18 integral with the bearing of the rotor shaft and compensating for the eccentricity of this bearing.
In order to ensure a perfect seal which is not even attenuated under the effect of the play caused by the wear of the parts of the machine, it has proved to be advantageous, in particular when using very liquid fluids or gas as a conveyed substance or as a driving agent, to produce the sealing soles 12 not in one piece with the elements 11 which ensure the sealing of the pistons, but to insert
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in a suitable recess of the widened part on the side of the outer periphery of each of the elements 11, an independent sealing sole 12a (FIG.
1 on the right), these independent flanges being applied against the inner wall of the flaring 2 of the housing with invariably uniform pressure under the effect of small pressure springs 19. The parts of the elements' !! exposed to the pressure of the fluid have a conformation which evolves substantially along the envelopes of cylinders around the central axis of the journals 13.
Thanks to this particular conformation; the components of the forces acting on either side constantly cancel each other out, with the result that the journals 13 are subjected to almost no load and therefore cannot transmit to the sliding frame 14 or to the locking ring. sliding distribution 17 of the forces capable of impeding the movement of the pistons 7 with respect to the elements 11 which ensure their tightness. Between radial guide ribs 20 (Figs. 2 at the bottom and fig.
3) attached to the end plates 3 can slide radially a pad 21 which makes the sliding distribution ring 17 integral with the rotor by means of a coupling bolt 22 and thus causes the common rotation of these two parts. mated.
The complete sealing of the discharge compartment of the machine in relation to the other compartments of the housing is achieved by means of lamellar sealing segments 23, 24, 25 partially loaded by springs, the former ensuring the sealing of the front sliding surface of the end plates 3 with respect to the exhaust 2 of the housing, the second that of the casing surface of the end plates 3 and the third that of the pistons 7
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and sealing elements 11 where they pass through the end plates 3.
During the rotation of the rotor, the soles 12 ensuring the sealing of the pistons 7 maintain the seal between the flaring 2 of the housing and the working compartments of the rotor, since they are guided desmodromically by their sliding frame 14 to l 'inside the annular groove 16 formed concentrically with the flare 2 of the housing in the sliding distribution ring 17 which rotates with the rotor, and that they slide along the internal wall of the housing by their surface sealing curve corresponding to the flare 2 of the housing.
But since, on the other hand, the median axis of the rotor shaft 5 is constantly eccentric below the median axis of the flaring 2 of the housing, the median axes of the pistons 7 housed by their journal 8 in the rotor 3 also move along a circular path offset downwards respectively with respect to the flaring 2 of the casing or with respect to the circular path of the sealing flanges 12, which results in these flanges 12 guided in an invariable position exert in the lower half of the rotor an eccentric pressure but, by center, in the upper half of the rotor an eccentric traction on the pistons 7 and thus cause their rotation around their journals in the counterclockwise or even clockwise.
As a result, the angle determined each time by the imaginary lines drawn between the centers of the journals 13, the pistons 7 and the shaft 5 will open in the part
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upper part of the rotor and will close in the lower part of the rotor. The pistons or more exactly the actual piston bodies 7 and the elements 11, while ensuring the tightness, therefore work as knee joints which, in the upper part of the rotor pass through a position almost straightened at 180 and in the part lower part of the rotor, on the other hand, are folded up to such an extent that the rotor completely closes the fluid passage channel.The fluid therefore has a large passageway in the upper half of the machine, so that when the machine is running by example as a pump,
it delivers or conveys the fluid from left to right for a rotation of the rotor in the direction of clockwise, the elements 7 and 11 of the pistons then automatically adapting to the width of the passage channel which varies progressively for each revolution of the rotor.
So that, during their rotation, the piston elements 7 and 11 can immediately pivot about their axis, that is to say change their angular position with respect to each other without the slightest operating disturbance, the parts of the machine concerned should be given dimensions such that the angle formed by the imaginary lines drawn between the centers of the journals 13, the pistons 7 and the shaft 5, is less than 180 even when the piston elements 7 and 11 are in the upright position.
The relative displacement of the sliding frame 14 within the annular groove 16 of the sliding distribution ring 17 during the pivoting of the piston elements 7, 11 is only low. resistance to movement, thanks to its bilateral guidance by means of rollers 15.
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In order to avoid pressures of an inadmissible rate during the delivery of incompressible fluids, one or more additional compartments which come on or off in a more or less regular number depending on the working pressure or speed sent provided in the field of action of the piston elements 7, 11 and can be arranged according to the dimensions of the machine either in the flaring 2 of the housing or in the body of the rotor 4.
The sealing sole 12 or 12a of each piston may also have a conformation such that its curved face which ensures the sealing is relative to the journal 13 not unilateral, but symmetrical (Fig. 6 below), the latter embodiment being particularly suitable in the case of a reversible machine, for example a transmission mechanism or hydraulic control with progressive adjustment, the mode of operation of which is explained in detail with reference to the following figures.
The following machine freezes them. 4 and 5 has substantially the same construction as that described above except that the rotor shaft 5 is not mounted in an invariable position with respect to the casing 1 or to the flare 2 thereof, but so that it can move parallel to itself.
To this end, the sliding distribution ring 17 is here also mounted concentrically on a closing cover 25 integral with the housing 1, but externally arranged as a sliding surface. On the other hand, the shaft 5 freely passing through a sufficiently large bore of this cover and carrying the rotor described above, that is to say the rotor body proper 4 with its end plates 3, the pistons 7; the journals 13, the elements 11, 12 which seal the pis-
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tones and sliding frames 14, is mounted in independent side flanges 26.
The side shields 2 capable of being adjusted in position with respect to the casing 1 apply in sealed sliding against the outer faces of the covers 25, the seal being further increased by means of the sealing rings 27.
The uniform movement of the side flanges 26 with the rotor mounted for rotation in these flanges is achieved by the fact that the latter are each mounted on one side in a pivoting manner about a pivot 29 fixed in an eyelet 28 of the housing and that on the other side, they are joined together in an articulated manner by means of a fork 30 surrounding the casing 1.the articulation pivots 31 of this fork passing through an eyelet 32 provided on each of the flanges. The head 33 of the fork 30 can for its part rotate around a pivot 34 integral with a bearing 37-enclosing the collar 35 of a screw 36. This screw 36 provided with a flywheel 38 is engaged in a nut 39 housed in a fixed position in a part 40 made of cast iron with the housing 1.
When actuating the flywheel 38, the screw 36 screwing into or out of the nut 39 will therefore cause through the fork 30 which acts as a connecting rod, a uniform displacement of the flanges 26 and starting from the shaft 5 with the rotor and the pivot 29 as the center of pivoting, either in one direction: or in the other in the margin situated between points I and II.
Of course,. the displacement of the side flanges 26 can also take place by means of other control members, for example by means of eccentrics, gears
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endless, racks and toothed wheels or similar devices, just as it is still possible to adjust the side flanges 26 in height parallel to each other.
The operation of the machine will be explained with reference to fig. 6 which shows a transmission or hydraulic control mechanism whose single casing 42 with a circulation channel closed on itself 41 contains in its upper part a pump according to FIGS. 4 and 5 serving as generator A and in its lower part a motor B with stationary shaft but eccentric in accordance with figs, 1 to 3.
The shaft 5 being in its lower limit position I (Figs, 4 and 5 above) after the operation of the flywheel 38, all the parts work in the manner already described for the machine with shaft 5 located constantly below the shaft. 'central axis of the casing according to figs. 1 to 3 and therefore pump A, as also explained in the latter case, will route the fluid from left to right (Fig. 6, arrows in solid lines) when it is rotated clockwise. watch. The control liquid (eg oil) flowing in channel 41 will therefore drive motor B clockwise.
The more shaft 5 and therefore the rotor of pump A is lifted towards the center of the crankcase by means of the handwheel 38, the more the pump flow will decrease to stop completely when the position centered 0 (Fig, 4) will be reached. In fact, in this position, the piston elements 7, 11 do not undergo any displacement and the liquid of the mechanism has the same passage channel both in the upper part and in the lower part of the pump.
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which circulates the liquid in a closed circuit. When the shaft 5 is moved to the upper limit position II (Fig. 4), the rotor moves upwards and consequently the pistons 7 rotate in the opposite direction.
This results in a larger passage channel in the lower half of the machine, so that pump A delivers in the opposite direction (Fig. 6, arrows in dashed lines) and starts motor B. It is thus possible, thanks to the displacement of the shaft 5, to obtain not only a progressive adjustment of the flow rate of the pump A and of the output of the motor B, but also to reverse the direction of rotation at will.
Care must of course be taken so that the entire piping or piping system of the pump-motor unit is always completely filled with fluid. Preferably, a set of fittings and accessories is used for this purpose which, owing to their simplicity, are not shown in the drawings.
Thus, for example, a small gear pump can top up oil to replace losses that have arisen by supplying the suction side of the group pump each time from an oil reservoir via a bifurcated pipe and valves calibrated to a very low overpressure on each deflection, a piston provided at the point of bifurcation of the supply pipes used when the direction of rotation of pump A is reversed, on the one hand , to close off the supply line which was open until now in the direction of the suction side which now becomes the discharge side and, on the other hand, to automatically connect the previously closed supply line to the new suction side and to the 'old discharge side.
The piston is controlled by the pressure of the active fluid
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acting on the piston via the momentary discharge side of the pump via the associated bypass lines fitted with check valves. In addition, on both sides of the circulation channel, there is also a safety valve calibrated to the maximum permissible operating pressure as well as a return line coming from the compartments of the pump or motor housing, located outside. from the rotor enclosure, the oil escaping from these compartments being returned to the oil reservoir.
Fig. 7 shows the hydraulic control or transmission mechanism according to the invention in an example of application to the progressive control of a motor vehicle.
Between its wheels 43 (front wheels and rear wheels) the motor vehicle is equipped with a box 44 open to the cities and respectively forming the front bridge and the rear bridge. In each box is mounted a hydraulic control or transmission motor 45 of the type described above and capable of pivoting in a vertical plane, for each load wheel 43 and its oscillating axle 46 driven by said motor. To this end, the hydraulic motors 45 comprise pipes 47 emerging from the casing of each motor transversely to the oscillating axle 46 and mounted in bearings 48 of the casing 44.
The boxes 44 having and rear are connected to each other by means of a support tube 49 subdivided by a pump 50 functioning as a generator, the drive of which takes place from the engine 51 of the vehicle by means of the 'shaft 52 and the two articulated couplings 53.
The four hydraulic motors 45 ensuring the actuation communicate with each other via a pipe 54
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and 55 such that line 54 connects one side of the generator to one side of hydraulic motor 45 and line 55 connects the other side of generator to the other side of hydraulic motor. However, because of the pivoting movement which the pipes 47 perform integrally with their hydraulic motor 45, it is necessary to make the junction of the pipes with the pipe fittings by means of cable glands.
If generator 50 is turned on to circulate fluid, oil flows in the direction of the arrows through line 54 to motor 45 to return to the generator through line 55. In case of reverse direction for circulation of the working fluid, the pipe 55 is for the delivery and the pipe 54 is used for the return of the fluid. The vehicle then reverses. Changing the direction of oil circulation by moving the axis of the generator can easily be done in various ways, either using a double pedal or using any other mechanical device.
The hydraulic motors 45 of each pair of wheels being supplied by a common pushing pipe, this also results in differential compensation, since in the curves of the road, the motor 45 of the wheel 43 rotating faster absorbs a greater quantity of fluid. motor and motor 45 of wheel 43 rotating less quickly absorbs a lesser amount of it without braking one of the wheels with respect to the other.
This arrangement of hydraulic transmissions also acts as a four-wheel hydraulic brake whose braking action automatically adapts to the desired speed of the vehicle.
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motor vehicle, since in the event of a sudden slowing down of the vehicle, the motors 45 tend to work as generators, in which they are however prevented by the passage chambers inside the pump 50.
As each wheel is directly driven, it is also possible to steer each wheel 43 by means of the orientation or steering mechanism 56 so as to very easily achieve steering by the four wheels with the known advantages above all. on certain grounds.
Of course, it is possible to drive any number of wheels 43 of a motor vehicle by means of an individual motor 45 for each wheel, these different motors being supplied by a common working fluid line or from a common generator. 50, which is especially important for off-road cars.
Likewise, the machine according to the invention can advantageously operate as a piston engine with water as the active fluid, in particular at high pressures, the required constant number of revolutions being able to be maintained in the event of variable power reductions by means of a speed regulator which causes the displacement of the piston system 7, 11.
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