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DISPOSITIF DE REGLAGE DES AUBES.D'UN ROTOR.
L'invention concerne des perfectionnements aux débitmètres, mo- teurs,pompes, été... rotatifs et plus particulièrement à ceux du type volu- métrique.
Les débitmètres de fluides rotatifs et appareils analogues du type volumétrique peuvent prendre diverses formes, mais une des formes les plus satisfaisante est celle qui est décrite dans le brevet des Etats Unis n 2 274 206 du 24 février 1942 et l'invention s'applique particulièrement aux appareils de ce type.
Ces appareils comportent un carter qui forme une chambre de mesure dans laquelle est monté rotatif un rotor qui comporte plusieurs alvéo- les ou évidements périphériques dans lesquels sont disposées des aubes de fa- çon à tourner avec le rotor, mais la position de ces aubes est contrôlée de façon qu'elles soient toujours dirigées dans le même sens; les aubes ont gé- néralement une forme semi-cylindrique et sont montées de façon à tourner sur leurs propres axes par rapport au rotor. En général, le diamètre de chaque aube semi-cylindrique est choisi de façon à ménager dans sa portion en sail- lie un jeu de passage avec la paroi cylindrique de la chambre de mesure ain- si qu'avec la paroi d'un évidement semi-cylindrique ménagé dans la périphérie du rotor.
La longueur des aubes est choisie de façon à ménager un jeu de pas- sage analogue avec les extrémités planes de la chambre de mesure.
,
Suivant la forme de construction ordinaire adoptée jusqu'ici dans l'industrie,la rotation contrôlée des aubes est assurée sous l'action d'un mécanisme à engrenages planétaires qui comporte'un planétaire central fixe, des satellites rotatifs fixés chacun sur une aube et tournant avec elle et des roues folles engrenant avec lesplanétaires et les satellites. La rai- son du mécaniqme est choisie de façon que les aubes conservent la même posi- tion par rapport au rotor pendant chaque tour complet du rotor, qui est en-
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traîné en rotation par le fluide passant dans le compteur ou appareil analo- gue de la manière habituelle.
Suivant l'invention, on remplace la transmission planétaire re- lativement coûteuse par un mécanisme de construction spéciale, extrêmement ef- ficace et plus simple, au moyen duquel la position de chaque aube est déter- minée d'une manière continue par une manivelle dont une extrémité est fixée sur l'aube tandis que l'autre est articulée sur une plaque rotative de régla- ge, dont l'axe de rotation est déporté par rapport à celui du rotor du méca- nisme, l'excentricité de la plaque de réglage et la longueur des bras de la manivelle étant choisies de façon que les aubes soient toujours dirigées dans le même sens pendant que le rotor tourne sur son axe sous l'action du fluide passant dans l'appareil.
Quoique certains inconvénients du mécanisme commandé par des roues d'engrenage du type dont celui du brevet précité est un exemple, aient été reconnus depuis longtemps, et'que des tentatives antérieures aient été faites en vue de la construction d'un mécanisme de réglage du type général en question donnant satisfaction dans la pratique industrielle, aucune solution réellement efficace de ce problème n'a été trouvée antérieurement à l'inven- tion, autant qu'on puisse le savoir.
Les appareils antérieurs sont toujours caractérisés par de for- tes pertes dues au frottement et par un défaut de sécurité de fonctionnement qui ont empêché leur adoption industrielle. La plupart des études antérieures présentent cependant de l'intérêt tant par les problèmes que par les enseigne- ments qui en découlent.
Parmi les avantages de l'appareil perfectionné suivant l'inven- tion on peut citer une diminution du prix de revient qui résulte de l'emploi nouveau et extrêmement efficace d'une plaque de réglage et de bras de réglage des aubes, ce qui permet de se passer de satellites, de pignons fous, d'axes de roues folles et d'un planétaire, de supprimer les opérations d'assemblage coûteuses, en particulier dans les transmissions planétaires, à cause du pa- rallélisme des axes qui doit être obtenu.
On augmente la durée utile des comp- teurs qu'on peut faire fonctionner à plus grande vitesse au moyen de douilles formant paliers exactement ajustées dans le mécanisme de réglage, ce qui li- mite l'amplitude des oscillations des aubes à environ 0,25 mm au maximum, tandis qu'avec les mécanismes antérieurs l'oscillation peut atteindre 1,54 mm mesurée sur un rayon de 25 mm. De grosses particules de matières abrasives ne peuvent pas pénétrer dans lesdites douilles formant paliers et par suite la vitesse d'usure des éléments du compteur diminue notablement. L'ajustage étant précis et la vitesse d'usure étant plus lente, le compteur peut fonc- tionner pendant plus longtemps avant que l'usure soit suffisante pour permet- tre à une aube de venir rencontrer la plaque de séparation.
Les oscillations des aubes étant moindres, les vibrations sont moindres et les charges appli- quées sur les portées de réglage sont plus faibles, que dans les appareils an- térieurs et par suite le compteur peut fonctionner en toute sécurité à plus grande vitesse.
Le principal objet de l'invention consiste donc dans un comp- teur, moteur, pompe ou appareil analogue nouveau et perfectionné qui comporte un nouveau mécanisme déterminant la position des aubes pendant le mouvement de rotation du rotor.
Un autre objet important de l'invention consiste dans l'emploi nouveau d'une plaque de réglage rotative et de bras de réglage qui l'accou- plent aux aubes et ayant pour but de maintenir les aubes dans la même direc- tion pendant que le rotor tourne.
D'autres objets de l'invention consistent dans un nouveau mode de construction qui permet de réduire le prix de revient du compteur ou appa- reil analogue, d'en assurer un fonctionnement plus silencieux et à plus gran- de vitesse, tout en augmentant sa durée utile.
D'autres caractéristiques apparaîtront au cours de la descrip- @
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tion de l'invention avec le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel:
Fig. 1 est une coupe verticale axiale d'un mode de réalisation préféré d'un compteur suivant l'invention,
Fig. 2 en est une coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la
Fig. 1,
Fig. 3 est une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la fig.l et représente des détails de construction du rotor et des aubes;
Fig. 4 est une vue en bout de l'ensemble du rotor et de la pla- que d'extrémité du compteur de la fig. 1.
Suivant le mode d'exécution représenté, le carter cylindrique creux de la chambre de mesure est désigné par 10 sur la fig. 1. L'une des ex- trémités de ce carter est fermée par un couvercle 11, centré par exemple par plusieurs goujons 12 et fixé par exemple par une série de vis 13. Le couvercle - 14 de l'autre extrémité du carter 10 peut être centré et fixé d'une manière analogue sur une bride 15 par des goujons non représentés et par des vis 16 à tête.
Un arbre principal 17 est disposé suivant l'axe dans le carter
10 de la chambre de mesure et est fixé dans des alésages percés'dans les cou- vercles 11 et 14 par exemple par des vis de serrage, dont l'une, 18, est re- présentée.
Un rotor cylindrique 19 est monté rotatif sur l'arbre principal
17 par deux roulements à billes espacés 20 et 21, dont les bagues de roule- ment externes sont montées à force dans des évidements annulaires 22 et 24 ménagés dans les extrémités du rotor 19. Des plaques de bout circulaires 26 et 28 sont également montées sur les roulements à billes 20 et 21 et sont ajus- tées à frottement doux par rapport à la périphérie de la surface cylindrique interne du carter 10.
Les jeux qui existent en ce point et sur le reste des figures ont été volontairement exagérés pour rendre ces figures plus claires. Les roulements à billes 20 et 21 peuvent être maintenus en place par des vis de serrage 30, dont une est représentée.
Les plaques de bout 26 et 28 sont fixées d'une manière rigide sur le rotor au moyen de quatre boulons 32, fig. 4, qui traversent le corps du rotor et les plaques et sont maintenus en place par des écrous 34, Cha- cune des plaques de bout porte quatre roulements à billes identiques 36 dans des trous pourvus d'un épaulement 38 et dont les centres sont répartis à 90 sur une circonférence commune. Chacun des roulements à billes, fig. 4 peut être maintenu en place par deux vis 40 vissées dans la plaque correspondante et dont les têtes s'étendent par dessus les bagues de roulement externes des roulements.
Les extrémités opposées d'arbre 42 destinés à porter les aubes sont montées rotatives dans les roulements à billes 36 et une aube semi-cir- culaire 44 est fixée sur chacun de ces arbres ou vient de matière avec lui.
Les aubes 44, fig. 3, sont, de préférence, en une seule pièce de préférence en aluminium ou autre métal léger coulé autour de l'arbre 42. On remarquera que la portion central de chaque arbre 42 est excentrée par rapport à son axe de rotation de façon à augmenter la résistance du joint entre l'arbre et l'aube, dans le cas d'un moulage en coquille.
Les dimensions des aubes sont choisies de façon que d'une part, dans leur position de développement total, fig. 3, elles tournent à frotte- ment doux dans le carter 10 et que, d'autre part, lorsqu'elles occupent leur position diamétralement opposée, elles se logent dans les mêmes conditions d'a- justage dans des évidements longitudinaux 46, complètement dans le corps du rotor.
Pour réduire la zone de contact de frottement entre les aubes et le corps du rotor, les évidements 46 comportent des creux longitudinaux 48 sup- plémentaires qui permettent aux aubes d'y passer librement avec un assez lar-
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ge jeuo
Conformément à une solution courante, une plaque de séparation appropriée désignée d'une manière générale par 50 est fixée dans le carter 10 à sa partie inférieure entre les plaques de bout 26 et 28 par exemple par des vis 52 à têteo
Le mécanisme perfectionné faisant fonctionner les aubes et re.-' présentant un élément important de l'invention va maintenant être décrit en se référant plus particulièrement aux figures 1 et 2.
Ainsi qu'on peut le voir, chacun des arbres à aube fait saillie à l'une de ses extrémités à travers le roulement à billes 36 correspondant et un bras de- réglage ou manivelle 66 y est fixé d'une manière rigide par exemple par une goupille conique 68 dans une position telle qu'il est perpendiculaire aux faces parallèles 70 des aubes du rotoro Chaque bras ou manivelle de réglage 66 est percé d'un trou au-dessous et parallèlement à son arbre à aube et une douille 72, cylindrique, de réduc- tion du frottement est fixée dans ce trou.
Le couvercle de fermeture 11 comporte un bossage interne 74, dont la surface périphérique externe 75 est cylindrique et excentrée par rap-¯ port à l'axe de l'arbre 17. La bague de roulement interne d'un roulement à billes 76 est ajustée à force et serrée sur la surface 75. Une plaque annulai- re de réglage 78 est serrée à force sur la bague externe du roulement à bil- les 76 et porte une série de tourillons 80 qui font saillie sur sa face laté- rale, perpendiculairement à celle-ci; ces tourillons sont de préférence fixées par soudure par points ; sont parallèles à l'arbre 17 du rotor et tournent à frottement doux dans les alésages des douilles cylindriques 72. Les axes des tourillons 80 sont ainsi excentrés par rapport à l'arbre 17.
La plaque de ré- glage 78 tourne autour d'un axe dont la distance .!il: à l'axe de rotation du ro- tor 19 est égale à la distance b entre l'axe de chaque tourillon 80 et l'axe de l'arbre 42 à aube correspondant. Tous les axes sont parallèles.
En fonctionnement, le fluide arrive dans le compteur par un ori- fice d'admission 84 (fig. 2) et tourne dans le sens des aiguilles d'une montre dans la chambre de mesure dans la direction d'un orifice de sortie 86. Le flui- de en entrant dans le compteur rencontre une surface inférieure d'une premiè- re aube, et fait tourner l'ensemble du rotor et des aubes dans le sens des ai- guilles d'une montre si on considère la fig. 2. En raison de l'accouplement entre les aubes du rotor et les bras de manivelle 66 et la plaque de réglage 78, celle-ci est entraînée en rotation à la même vitesse que le rotor 19.
Etant donné, ainsi qu'il a déjà été dit, que l'excentricité de la plaque de réglage 78 est exactement égale à la distance entre l'axe de chaque tourillon 80 et les axes de rotation de l'arbre 42 correspondant, les manivelles 66 res- tent verticales et parallèles et les aubes 44 sont toujours maintenues dans leur position initiale face au bas pendant toute la durée du mouvement de ro- tation du rotor 190 De plus,étant donné que les espaces entre les aubes dé- veloppées, le rotor et le carter constituent des chambres sensiblement fer- mées, la quantité de fluide refoulé pendant chaque quart de tour de l'ensem- ble du rotor est constante et par suite le nombre de tours du rotor donne l'in- dication voulue de la quantité de fluide passant dans le compteur.
Le nombre de tours du rotor 19 peut être compté par un enregistreur quelconque appro- prié non représenté commandé par le rotor, par exemple par une roue dentée 88 montée sur l'arbre 17 et tournant avec lui.
Il ressort de ce qui précède que le nouveau compteur décrit ci- dessus est caractérisé par de faibles pertes dues au frottement, par un fonc- tionnement silencieux et une durée utile prolongéeo
On remarquera que.le nombre de pièces en mouvement de rotation a été notablement réduit et que tous les éléments rotatifs sont supportés par des roulements à billes..
De plus, les dimensions et le poids de tous les éléments mobiles sont aussi réduits que possible de façon à assurer la précision des mesures dans des conditions de faible débit et une sensibilité immédiate aux variations de débit.
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