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K. EICKMANN, résidant à MARKGRONINGEN/Wïrtt. (Allemagne).
MACHINE A PISTONS ROTATIFS, EN PARTICULIER TRANSMISSION HYDRAULIQUE.
La présente invention est relative à une machine à pistons rota- tifs, en particulier une transmission hydraulique (hydrodynamique), compor- tant au moins une pompe à pistons rotatifs ou un moteur à pistons rotatifs (mais de préférence, à la fois une pompe à pistons rotatifs et un moteur à pistons rotatifs), ainsi que des palettes montées à coulissement dans des fentes du rotor central ou à fluide, palettes qui limitent les cellules de refoulement et qui sont encerclées du côté extérieur par une bague obtura- trice ou par l'enveloppe, ces palettes étant engagées à coulissement radial dans des gorges prévues dans des parois latérales réunies rigidement au ro- tor central.
Les transmissions hydrauliques de ce type, connues à ce jour, pré- sentent surtout le désavantage que l'obturation étanche des différentes cel- lules de refoulement, ainsi que l'exécution des gorges servant au guidage des palettes dans les parois, latérales, présentent des difficultés. En ou- tre, et en raison des pertes par laminage et par fuites entre les palettes et les parois latérales, il était impossible d'éviter dans la plupart des constructions connues, à ce jour, un certain équilibrage de la pression entre les différentes cellules. Par conséquent , la pompe et le moteur sont li- mités quant à la valeur de la pression applicable.
En outre et vu l'action unilatérale de la pression sur les palettes dans les transmissions connues, il résulte dans celles-ci des moments de friction et de renversement qui sou- mettent les palettes et les fentes dans le rotor central à une usure plus élevée.
La présente invention vise avant tout à éliminer ces inconvénients des transmissions hydrauliques connues. Elle consiste pour une part essentiel- le dans le fait que chacune des parois latérales est composée de deux dis- ques dont celui qui est le plus rapproché du rotor, c'est-à-dire, le disque intérieur, présente des gorges ou fentes radiales qui servent au guidage
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latéral des palettes, tandis que le disque tourné vers l'extérieur obture à joint étanche le côté de ces fentes qui, considéré dans le sens axial est situé à l'extérieur. Ceci permet d'exécuter les fentes d'une manière parfaite et précise et de réaliser ainsi une étanchéité efficace entre les différentes cellules.
Grâce au guidage latéral des palettes dans les fentes des parois latérales rotatives, les moments de renversement sont absorbés efficacement par les disques latéraux. Ces derniers disques empêchent toute tendance des palettes au basculement et réduisent les pertes latérales par laminage et par fuites, de sorte que, lorsqu'elle est construite d'une manière appro- priée, la transmission selon l'invention fonctionne encore d'une manière sûre aux pressions de liquide dix fois supérieures à celles que l'on appli- quait couramment à ce jour dans les transmissions hydrauliques.
En outre, la bague de retenue ou obturatrice, qui entoure les pa- lettes et qui tourne avec celles-ci, est interposée à rotation dure entre les parois latérales et est montée, à l'aide d'un palier à roulement, dans une bague faisant partie de l'enveloppe et dont la position peut être réglée transversalement. La bague d'enveloppe ou de réglage sera de préférence sup- portée par plusieurs rouleaux répartis en cercle, eux-mêmes montés sur des pivots solidaires de l'enveloppe, à l'aide de paliers de roulement plus petits.
On peut réaliser une construction et un fonctionnement particu- lièrement favorables en montant les palettes à jeu dans les fentes du rotor central et en assurant de préférence le guidage de ces palettes dans les gorges ou fentes des parois latérales. Grâce à cette disposition, l'agent de pression peut pénétrer dans la fente depuis la cellule voisine soumise à une surpression, en pressant ainsi la palette contre la paroi opposée de la fente, ce qui réalise un joint étanche efficace. Eventuellement, l'agent sous pression peut être amené par des canaux spéciaux dans les parties in- térieures, considérées dans le sens radial des fentes.
Selon une autre caractéristique de l'invention, es fentes ou gorges radiales, prévues dans les parois latérales, sont fermées aux deux extrémités, les chambres ainsi déterminées dont le volume varie, au cours de chaque révolution du rotor, entre une valeur maximum et une valeur mini- mum- étant en communication les unes avec les autres en vue de l'équilibra- ge des pressions.
Les chambres situées aux extrémités des différentes gorges radi- ales peuvent être reliées les unes aux autres par des canaux circulaires, le canal circulaire extérieur et le canal circulaire intérieur étant éven- tuellement reliés l'un à l'autre par des forages prévus dans les parois latérales.
En établissant de telles chambres fermées, en communication les unes avec les autres, on obtient, d'une part 1-'élimination de fuites qui in- fluencent défavorablement le rendement et, d'autre part la suppression de contre-pressions indésirables dans les chambres lors du va-et-vient des palettes dans les fentes.
L'@nvention se rapporte en outre à une construction dans laquelle les bords des palettes, guidés dans les gorges latérales, présentent des talons qui dépassent le diamètre du cercle formé par ces bords; à un guidage des palettes dans la bague obturatrice au moyen de cylindres d'étanchéité pivotants à surface aplatie à une admission et une distribution du fluide sous pression aux espaces formés sous les bords intérieurs des palettes, ainsi qu'à d'autres caractéristiques que l'on trouvera dans la description qui suit et qui concerne plusieurs exemples d'exécution.
Dans les dessins annexés :
La Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réa-
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lisation de la transmission.
La Fig. 2 est une vue en coupe transversale de cette construc- tion, cette coupe étant menée spit par la pompe, soit par le moteur de la transmission, suivant la ligne II-II de la Fig. 1, cette construction étant munie d'une bague obturatrice à position réglable horizontalement.
La Fig. 3 est une coupe qui correspond à peu près à la Fig. 2 d' une autre forme de réalisation de l'invention.
La Fig. 4 est une vue en coupe axiale d'un autre mode de réalisa- tion de l'invention.
La Fig. 5 est un fragment agrandi de la Fig. 4, qui représente le guidage latéral des palettes.
La Fig. 6 est une vue en coupe transversale d'un troisième mode d'exécution de l'invention.
La Fig. 7 est une vue en coupe transversale d'une quatrième va- riante de réalisation de l'invention, cette coupe étant menée suivant la ligne VII-VII de la Fig. 8.
La Fig. 8 est une vue partielle en coupe longitudinale selon la ligne VIII-VIII de la Fig. 7, vue dans laquelle on a supposé que les palet- tes dont guidées à joint étanche dans le rotor contrairement à la fig. 7.
La Fig. 9 est une vue en coupe suivant la ligne IX-IX de la Fig. 8 et
La Fig. 10 est une variante de la Fig. 7.
Dans les Figs. 1 et'2, l'enveloppe 10 est fermée extérieurement par les deux boucliers latéraux 11 et 12. Dans la partie médiane 13 de 1' enveloppe et dans la paroi latérale 11 sont montés les organes rotatifs de la pompe de transmission hydraulique. A, au moyen de paliers à roulement 14, 15 et 16, tandis que les organes rotatifs du moteur de transmission hy- draulique B sont montés, à l'aide de paliers de roulement 17, 18 et 19 dans le corps médian 13 et dans la paroi médiane 12. Entre la pompe et le moteur est intercalé rigidement la partie intermédiaire 20 de l'enveloppe,
partie contre laquelle prennent appui les éléments de guidage 23 et 24. La pompe hydraulique et le moteur hydraulique sont en principe d'une construction identique et ne différent dans les divers exemples de réalisation que par leurs cotes.
Un rotor central est constitué - tant lorsqu'il fonctionne comme pompe hydraulique que lorsqu'il est utilisé comme moteur hydraulique - par l'arbre 25 ou 25a, le cylindre central 26 enmanché sur cet arbre, ainsi que par les parois latérales réunies rigidement au cylindre central ou à fluide et constituées chacune par deux disques 27,28 ou 29,30. Les cylindres des rotors sont munis de fentes radiales 31, tandis que les disques latéraux 28 et 30, situés vers l'intérieur dans le sens axial, sont munis de gorges 32, dans lesquelles les palettes 33 peuvent coulisser radialement, tout en étant ajustées à faible jeu axial dans les gorges 32, ces dernières étant obturées hermétiquement du côté extérieur dans le sens axial, par les dis- ques latéraux extérieurs 27 et 29.
Le rotor est obturé radialement, du côté extérieur, par la ba- gue obturatrice 34 dont la position peut être réglée par excentrage par rapport au cylindre 26, 26a, cette bague étant montée dans les paliers à roulement 35, de sorte que, pendant la rotation, il n'existe qu'un faible mouvement relatif entre les disques latéraux 28, 30 et 27; '29, d'une part et la bague obturatrice 34, ajustée à contact rotatif étroit entre ces dis- ques, d'autre part . Les cellules 36 à volume variable sont délimitées par le cylindre 26, 26a, la bague obturatrice 34 et les disques 28, 30 des pa- rois latérales.
La modification du volume est réalisée en ajustant la bague
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de réglage 37 qui porte le palier à roulement 35 et qui peut être déplacée vers l'un ou l'autre coté, dans le sens des flèches x, sur les guidages à coulissement 39, 40, à l'aide de la tige 38. Dans l'exemple de réalisation selon la Fig. 1, les palettes 33 de la pompe de transmission sont pressées vers l'extérieur par le fait que le liquide soumis à une surpression est refoulé, par un canal 41, dans les fentes 31, de façon à agir sous les pa- lettes, lesquelles sont ainsi pressées contre la bague obturatrice extérieu- re 34. On peut éventuellement prévoir des bagues élastiques 42, 43 ou orga- nes analogues, comme on l'a représenté dans le moteur B.
Suivant que,le décalage excentrique de la bague de réglage 37 par rapport au rotor est plus ou moins important, l'effet d'aspiration qui s'exerce sur le liquide pendant la croissance des chambres ou cellules,ain- si que l'effet de compression correspondant, qui agit sur ce liquide lors de la décroissance de ces chambres ou cellules, est plus ou moins important.
Les chambres des cellules.36 sont réunies par l'entremise de forages 44 et 45 et à l'aide des surfaces de distribution 46,47 prévues entre les disques 23 ou 24, d'une part et le corps intermédiaire 20 de l'enveloppe d'autre part, aux canaux à huile 21, 22 prévus dans ce corps intermédiaire.
Lorsque l'arbre 25 de la pompe A de la transmission est entrai- né depuis une source d'énergie extérieure et que, par conséquent, le rotor annulaire est entraîné en rotation, les cellules délimitées par les palettes 36 vont en augmentant de volume pendant une demi-révolution du rotor et vont en diminuant de volume pendant la demi-révolution suivante de celui-ci.Les cellules qui augmentent de volume aspirent du liquide par le canal d'aspira- tion 48. Les cellules qui vont en diminuant de volume refoulent le liquide par le canal de transvasement 21 dans les cellules du moteur de transmission B, de sorte que le rotor de celui-ci est entraîné en rotation par le fait que les différentes chambres se remplissent sous pression et continuent à se remplir jusqu'à ce que la chambre considérée a atteint, par suite de la rotation, la position de son volume maximum.
Après avoir effectué le travail, le liquide quitte le moteur par le canal 22 et afflue vers le côté aspiration de la pompe, qui l'aspire à nouveau. La pompe de transmission est entraînée à une vitesse de rotation constante. La puissance transmise et convertie est prélevée à l'arbre récep- teur ou mené 25a du moteur hydraulique à huile. Le nombre de tours et le sens de rotation du moteur de transmission sont déterminés par la grandeur du dé- calage excentrique de la bague obturatrice 34 par rapport à l'arbre 25 de la pompe et à l'arbre 25a du moteur. Plus l'excentrage de la bague obturatrice '24 est important, et plus la variation du volume des cellules de la pompe et, par conséquent, le débit de la pompe et la vitesse de rotation du moteur de transmission seront élevées.
Le nombre de tours du moteur sera nul lorsque la bague d'obturation 34 occupera une position concentrique par rapport au rotor annulaire (Fig. 2), tandis que le sens de rotation du moteur est ren- versé lorsque la bague obturatrice 34, après avoir dépassé la position zéro, est excentrée dans le sens opposé.
Dans l'exemple de réalisation selon la Fig. 3, les palettes 33 sont montées à coulissement avec un jeu 49, dans les fentes 31 du cylindre 26, de telle manière que le liquide ou tout autre fluide sous pression peut s'échapper des cellules 36 par les fentes 49, pour agir sur la face inté- rieure des palettes 33 montés dans les fentes'31. De cette façon, les palet- tes 33 sont pressées par le fluide contre la paroi 50 du cylindre 26, opposée à l'espace de jeu 49 ainsi que contre la bague obturatrice extérieure 34.
On a constaté que précisément cette construction avec jeu permet de réaliser un effet d'étanchéité particulièrement efficace.
Dans le mode de réalisation selon les Figs. 4 et 5, le rotor annulaire, constitué par les parois latérales 127, 128 et 129, 130 et par le cylindre 126, est réuni rigidement à l'arbre 125 à l'aide de vis 151. Sur l'arbre 120, monté rigidement dans le corps médian 113 de l'enveloppe 101,
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sont montés à rotation, d'une part, le cylindre 126 de la pompe de trans- mission et, d'autre part, le cylindre 126a du moteur de transmission., Le cylindre 126 ou 126a forme d'autre part la partie 128 de la paroi latéra- le extérieure, -tandis que la partie 130 de la paroi latérale opposée est exécutée séparément ;elle peut cependant faire éventuellement corps avec le cylindre à fluide, en particulier lorsque la bague obturatrice 134 est elle-même constituée en deux pièces en forme de coquille.
Eventuellement, les deux parties de la paroi du cylindre pourraient être exécutées séparé- ment. Le rotor annulaire, muni de son arbre 125 est monté d'une part, au moyen d'un roulement à billes 116, dans l'enveloppe 101, et, d'autre part, au moyen de roulements à rouleaux 114, 115 sur l'arbre fixe 120. La bague obturatrice 134 est supportée (d'une manière qui n'a pas été représentée ici en détail, mais qui correspond par exemple à celle de la Fig. 6) par la bague de réglage 137 qui peut être déplacée, au moyen d'un levier 152 et d'une douille de réglage 153, réunie rigidement à celui-ci, par l'intermé- diaire du filet 154, dans le sens axial x, ce qui permet d'amener la bague obturatrice 134 dans une position plus ou moins excentrée par rapport au cylindre 126.
Le moteur de transmission est établi d'une manière analogue à celle de la pompe de transmission décrite ci-dessus. Dans ce cas, le cylindre
126a, avec les parois latérales qui en sont solidaires, est réuni rigidement à l'arbre récepteur 125a à l'aide de vis 151a, cet arbre étant monté dans l'enveloppe 101 à l'aide du roulement à rouleaux 117 et, sur l'arbre 120, au moyen de roulements à rouleaux 114a et 115a. La bague obturatrice 134a est supportée par une bague de réglage 137a qui peut également être décalée dans le sens de la flèche x au moyen du levier 152a et de la douille de ré- glage 153a, par l'intermédiaire du filet 154a.
Tout comme dans le mode de réalisation des Figs. 2 et 3, les pa- lettes 133 sont guidées dans des fentes 131 du cylindre et dans les éléments 128 et 130 des parois.A cette fin, les éléments précités des parois sont munis de fentes 132, 132a, comme montré dans la parti- inférieure de la cou- pe par le moteur de transmission, fentes dans lesquelles les extrémités la- térales des palettes 133 coulissent dans le sens latéral.
Tout'comme dans la Fig. 1, les extrémités des palettes présentent des talons qui dépassent le diamètre du cercle formé par les bords extérieurs des palettes, comme o.n l'a indiqué par exemple en 155 (Fig. 5), de sorte que l'on obtient une arête d'étanchéité 156. Les espaces extérieurs des gor- ges 132, 132a, qui sont ainsi isolés des cellules 136, sont en communication avec des canaux annulaires 157 et 157a, tandis que les extrémités intérieu- res de ces gorges sont reliées les unes aux autres par des canaux circulai- res correspondants 158 ou 158a.
Les chambres extérieures 157 et 157a communiquent en outre avec les chambres intérieures 158 et 158a par des forages 159 et 159a, de sorte que la même pression existe toujours dans le canal annulaire extérieur et in- térieur et dans les chambres extérieures et intérieures des gorges 132, 132a.
Le fluide moteur arrive aux différentes cellules à travers 1' arbre creux 120, à savoir, par le canal 121 ou 122, suivant le sens de rota- tion de l'arbre 125. En outre, ce fluide est admis radialement dans les fen- tes 131, à l'intérieur des palettes 133. A cette fin, on prévoit dans un fo- rage transversal 160 réunissant ces deux canaux, une soupape de renversement 161 qui peut coulisser dans le forage 160 comme un tiroir et être déplacée par le fluide moteur vers l'une ou l'autre de ses positions extrêmes, suivant que le fluide arrive par le conduit 121 ou 122. L'admission du fluide moteur se fait par l'une des deux ouvertures 162 et 163, représentées dans le des- sin comme étant décalées à 90 , suivant que l'une ou l'autre moitié des cel- lules effectue sa course de refoulement.
Un forage central 164 aboutit à un canal transversal 165 qui communique avec une gorge annulaire 166 et conduit le fluide moteur dans les parties intérieures des fentes, sur la face inté-
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rieure des palettes 133 considérée dans le sens radial. De même, on prévoit pour la gorge annulaire 166a un forage central contrôle (qui correspond au forage central 164).
Lorsque les palettes 133 se déplacent dans les fentes 132 ou 132a compte tenu de la position de la bague de réglage 137 ou 137a, l'air contenu dans les extrémités des fentes peut s'équilibrer par les canaux circulaires extérieurs 157, 157a et les canaux circulaires intérieurs 158, 158a. L'air qui arrive par les canaux circulaires 166 sous les palettes agit en outre, conjointement avec la force centrifuge, de telle façon que les palettes 133 sont constamment appliquées sous pression contre les bagues obturatrices 134 et 134a. Dans la Fig. 5, on a représenté le coin inférieur de droite du mo- teur de transmission à une échelle plus grande ; dans cette Fig. la bague obturatrice 134a est cependant située plus bas que dans la Fig. 4.
Le mode d'exécution suivant la Fig. 6 ne diffère en substance de celui des Figs. 4 et 5 que par le fait que les palettes 233 glissent sur la bague obturatrice 234 à l'aide de patins 262 dont les surfaces cylindriques convexes s'appliquent contre des surfaces cylindriques concaves de ces pa- lettes, la disposition étant telle que, lorsque le rotor 226 tourne excentri- quement par rapport à la bague obturatrice 234, les patins assurent un joint étanche efficace entre les différentes cellules 236 de la lampe ou du moteur de transmission.
La fig. 6 montre en outre le mode de montage de la bague obtura- trice 234 dans la bague de réglage 237. Ici, la bague obturatrice est mon- tée entre quatre rouleaux 263 à parois épaisses, eux-mêmes montés sur des pi- vots 265 de la bague de réglage 237 à l'aide de petits roulements à rouleaux 264. Grâce à la forte démultiplication R/r, on obtient que la vitesse périphé- rique des rouleaux de chauqe roulement à rouleaux 264 se trouve réduite,de sorte qu'il suffit d'utiliser des roulements à rouleaux relativement petits.
La bague de réglage 237 est montée entre supports à glissement 266, 267, qui peuvent être réglés par rapport à l'enveloppe '201 à l'aide de surfaces sphé- riques 268, 269.
Ici également, l'arrivée et le départ du fluide moteur s'opèrent par des ouvertures :262, '263 prévues dans l'arbre fixe 220, la disposition étant telle que, lorsque le rotor à fluide tourne dans le sens de la flèche a, et lorsqu'il s'agit de la pompe, l'air aspiré, éventuellement soumis à une pression d'amont, pénètre par l'ouverture 262, cependant que l'ouvertu- re 263 sert à évacuer l'air moteur comprimé dans les cellules. Cette situa- tion est renversée lorsque le rotor tourne dans le sens opposé. Dans le cas du moteur de transmission, l'air moteur, comprimé par la pompe de transmis- sion lorsque le sens de rotation correspond à la flèche a est introduit sous pression par 262, cet air s'échappant par l'ouverture 263 après avoir effectué son travail en cédant son énergie à l'arbre récepteur.
Les fentes 231 sont reliées par des forages 266' à une gorge cir- culaire 266, ces forages et cette gorge étant contrôlés par des soupapes d' inversion (correspondant à la soupape 161 de la Fig. 4) d'une manière repré- sentée dans la Fig. 4 (mais qui n'est pas montrée en détail dans la Fig. 6. )
Dans le mode de construction selon la Fig. 7, le rotor 320 tail- lé dans l'épaisseur du métal et formant une pièce avec son arbre de commande, est muni de fentes radiales 331 qui présentent une largeur particulièrement importante comparativement aux palettes 333 guidées dans ces fentes. Par con- séquent, les espaces intérieurs, dans le sens radial, des fentes 331 commu- niquent librement par de larges passages 349 avec les cellules 336.
Ici éga- lement,des patins 362, montés p. l'aide de portées cylindriques, servent à assurer l'étanchéité entre les palettes 333 et la surface de glissement 334 présentée par l'enveloppe 301. Le renversement des palettes est empêché par le fait que celles-ci sont guidées latéralement dans les fentes latérales des parois latérales, tout comme dans les exemples de réalisation décrits
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plus haut. On n'a pas prévu dans cet exemple de réalisation une bague ob- turatrice particulière tournant avec le rotor, de sorte que les palettes
333 ou les patins 362 sont en contact avec-l'enveloppe de la transmission tout en tournant à leur vitesse pleine, ce qui est quelquefois admissible pour des vitesses de glissement peu élevées.
La pression agissant dans les cellules 336 a pour effet que les palettes 333 sont pressées fortement contre les surfaces des parois 350,op- posées à l'espace de jeu 349, d'une part et contre la surface de frottement
334, d'autre part. On peut réaliser ainsi des effets d'étanchéité extrême- ment favorables.
Lorsque les transmissions ou machines doivent fonctionner avec des vitesses de rotation particulièrement réduites, allant éventuellement jusqu'à une vitesse nulle, il est avantageux d'utiliser des ressorts 374
Fig. la), qui pressent les palettes 333 vers l'extérieur contre la surface de frottement 334, et qui prennent appui sur les extrémités intérieures dans le sens radial, des fentes 331, d'une part et contre les faces intérieu- res des palettes ou dans des creux prévus dans ces faces, d'autre part. Il va de soi que de tels systèmes d'appui pour les ressorts peuvent également être prévus dans les autres exemples d'exécution.
Les Figs. 8 et 9 représentent à titre d'exemple un mode de mon- tage des patins 362 dans les palettes 333. A cette fin, les palettes présen- tent des forages 370 qui s'ouvrent radialement vers l'extérieur en 371. Dans ce montage, les extrémités, qui forment des saillies radiales vers l'exté- rieur, des parties 355 des palettes, parties pourvues d'épaulements suivant un plus grand diamètre et guidées dans les fentes ou gorges latérales 332, sont infléchies vers l'intérieur, empêchant ainsi un dégagement fortuit des patins, même dans l'éventualité où les palettes s'écarteraient de la surface de frottement 334 à la suite de chocs ou causes analogues.
Les parois laté- rales, qui tournent solidairement avec le rotor 320, sont de préférence di- visées en disques distincts 327, 328 et 329, 330, tout comme dans l'exemple de réalisation selon la Fig. 1 ou 4, les fentes ou gorges 332 et 332a étant prévues respectivement dans les disques 328 et 330.
Dans le mode d'exécution selon les Figs. 8 et 9, et tout comme dans l'exemple de réalisation selon les Figs. 4 et 5, on prévoit des canaux annulaires intérieurs et extérieurs dans les parois latérales servant au guidage des palettes. Ces canaux sont cependant omis lorsque les solutions selon les Figs. 8 et 9 sont appliquées dans le mode de construction selon la Fig. 7.
L'excentricité du rotor par rapport à l'enveloppe est réalisée dans la Fig. 7 par exemple par le fait que le rotor 320 peut être réglé en position, solidairement avec son arbre, dans le sens transversal par rapport à l'enveloppe.
La présente invention est destinée en premier lieu aux transmis- sions hydrodynamiques. Elle peut cependant être appliquée aux pompes, aux compresseurs aux moteurs à combustion interne, aux moteurs à gaz, aux moteurs à air comprimé, aux,moteurs hydrauliques, ou analogues. D'autre part, l'in- vention couvre les différentes caractéristiques des dispositifs décrits,éven- tuellement prises indépendamment les unes des autres, pour autant que ces caractéristiques soient nouvelles.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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K. EICKMANN, residing in MARKGRONINGEN / Wïrtt. (Germany).
ROTARY PISTON MACHINE, IN PARTICULAR HYDRAULIC TRANSMISSION.
The present invention relates to a rotary piston machine, in particular a hydraulic (hydrodynamic) transmission, comprising at least one rotary piston pump or a rotary piston motor (but preferably both a rotary piston pump). rotary pistons and a rotary piston motor), as well as vanes slidably mounted in slots in the central or fluid rotor, vanes which limit the discharge cells and which are encircled on the outside by a sealing ring or by the 'envelope, these pallets being radially slidably engaged in grooves provided in side walls joined rigidly to the central rotor.
The hydraulic transmissions of this type, known to date, have above all the disadvantage that the tight sealing of the various delivery cells, as well as the execution of the grooves used to guide the pallets in the side walls, have difficulties. In addition, and because of the losses by rolling and by leaks between the pallets and the side walls, it was impossible to avoid in most of the constructions known to date, a certain balancing of the pressure between the different cells. . Therefore, the pump and motor are limited as to the applicable pressure value.
In addition, and in view of the one-sided action of the pressure on the vanes in known transmissions, there result in them frictional and overturning moments which subject the vanes and the slots in the central rotor to higher wear. .
The present invention aims above all to eliminate these drawbacks of known hydraulic transmissions. It consists in an essential part in the fact that each of the side walls is composed of two discs, the one which is closest to the rotor, that is to say, the inner disc, has grooves or slots. radials used for guiding
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side of the pallets, while the disc facing outwards seals off the side of these slots which, considered in the axial direction, is located on the outside. This makes it possible to execute the slits in a perfect and precise manner and thus to achieve an effective seal between the different cells.
Thanks to the lateral guidance of the pallets in the slots of the rotating side walls, overturning moments are efficiently absorbed by the side discs. These latter discs prevent any tendency of the pallets to tip over and reduce lateral rolling and leakage losses, so that when properly constructed the transmission according to the invention still operates in a proper manner. safe at fluid pressures ten times higher than those currently applied in hydraulic transmissions.
In addition, the retaining or shutter ring, which surrounds the vanes and which rotates with them, is interposed for hard rotation between the side walls and is mounted, by means of a rolling bearing, in a ring forming part of the casing and the position of which can be adjusted transversely. The casing or adjustment ring will preferably be supported by several rollers distributed in a circle, themselves mounted on pivots integral with the casing, using smaller rolling bearings.
Particularly favorable construction and operation can be achieved by mounting the clearance vanes in the slots of the central rotor and preferably guiding these vanes in the grooves or slots in the side walls. By virtue of this arrangement, the pressure agent can enter the slot from the neighboring cell subjected to an overpressure, thus pressing the vane against the opposite wall of the slot, which provides an effective seal. Optionally, the pressurized medium can be fed through special channels in the interior parts, seen in the radial direction of the slits.
According to another characteristic of the invention, the radial slots or grooves, provided in the side walls, are closed at both ends, the chambers thus determined, the volume of which varies, during each revolution of the rotor, between a maximum value and a maximum value. minimum value being in communication with each other for pressure balancing.
The chambers located at the ends of the various radial grooves can be connected to each other by circular channels, the outer circular channel and the inner circular channel being optionally connected to each other by holes provided in the holes. side walls.
By establishing such closed chambers, in communication with one another, one obtains, on the one hand, the elimination of leaks which adversely affect the efficiency and, on the other hand, the elimination of undesirable back pressures in the pipes. chambers when the pallets move back and forth in the slots.
The @ nvention further relates to a construction in which the edges of the pallets, guided in the lateral grooves, have heels which exceed the diameter of the circle formed by these edges; guiding of the vanes in the shutter ring by means of swiveling sealing cylinders with flattened surfaces an inlet and distribution of the pressurized fluid to the spaces formed under the inner edges of the vanes, as well as to other features than 'will be found in the description which follows and which relates to several exemplary embodiments.
In the accompanying drawings:
Fig. 1 is a longitudinal sectional view of an exemplary embodiment
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lisation of the transmission.
Fig. 2 is a cross-sectional view of this construction, this section being taken by the pump or by the motor of the transmission, taken along line II-II of FIG. 1, this construction being provided with a horizontally adjustable shutter ring.
Fig. 3 is a section which corresponds approximately to FIG. 2 of another embodiment of the invention.
Fig. 4 is an axial sectional view of another embodiment of the invention.
Fig. 5 is an enlarged fragment of FIG. 4, which represents the lateral guidance of the pallets.
Fig. 6 is a cross-sectional view of a third embodiment of the invention.
Fig. 7 is a cross-sectional view of a fourth variant embodiment of the invention, this section being taken along the line VII-VII of FIG. 8.
Fig. 8 is a partial view in longitudinal section along the line VIII-VIII of FIG. 7, view in which it has been assumed that the pallets are guided with a sealed seal in the rotor, unlike FIG. 7.
Fig. 9 is a sectional view taken along the line IX-IX of FIG. 8 and
Fig. 10 is a variant of FIG. 7.
In Figs. 1 and '2, the casing 10 is closed externally by the two side shields 11 and 12. In the middle part 13 of the casing and in the side wall 11 are mounted the rotating members of the hydraulic transmission pump. A, by means of rolling bearings 14, 15 and 16, while the rotary members of the hydraulic transmission motor B are mounted, by means of rolling bearings 17, 18 and 19 in the middle body 13 and in the median wall 12. Between the pump and the motor is rigidly interposed the intermediate part 20 of the casing,
part against which bear the guide elements 23 and 24. The hydraulic pump and the hydraulic motor are in principle of identical construction and differ in the various embodiments only by their dimensions.
A central rotor is formed - both when it functions as a hydraulic pump and when it is used as a hydraulic motor - by the shaft 25 or 25a, the central cylinder 26 fitted onto this shaft, as well as by the side walls joined rigidly to the shaft. central or fluid cylinder and each constituted by two discs 27,28 or 29,30. The cylinders of the rotors are provided with radial slots 31, while the side discs 28 and 30, located in the axial direction inwardly, are provided with grooves 32, in which the vanes 33 can slide radially, while being adjusted to small axial play in the grooves 32, the latter being hermetically sealed on the outer side in the axial direction, by the outer side discs 27 and 29.
The rotor is closed radially, on the outer side, by the shutter ring 34, the position of which can be adjusted by offsetting relative to the cylinder 26, 26a, this ring being mounted in the rolling bearings 35, so that, during the rotation, there is only a small relative movement between the side discs 28, 30 and 27; '29, on the one hand, and the shutter ring 34, fitted in close rotary contact between these discs, on the other hand. The variable volume cells 36 are delimited by the cylinder 26, 26a, the shutter ring 34 and the discs 28, 30 of the side walls.
The volume change is achieved by adjusting the ring
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adjustment 37 which carries the rolling bearing 35 and which can be moved to either side, in the direction of the arrows x, on the sliding guides 39, 40, using the rod 38. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the vanes 33 of the transmission pump are pressed outwards by the fact that the liquid subjected to an overpressure is discharged, through a channel 41, into the slots 31, so as to act under the vanes, which are thus pressed against the outer shutter ring 34. It is optionally possible to provide elastic rings 42, 43 or similar members, as has been shown in engine B.
Depending on whether the eccentric offset of the adjusting ring 37 with respect to the rotor is more or less important, the suction effect which is exerted on the liquid during the growth of the chambers or cells, as well as the effect of corresponding compression, which acts on this liquid during the decrease of these chambers or cells, is more or less important.
The chambers of the cells. 36 are joined by means of boreholes 44 and 45 and by means of the distribution surfaces 46,47 provided between the discs 23 or 24, on the one hand and the intermediate body 20 of the casing on the other hand, to the oil channels 21, 22 provided in this intermediate body.
When the shaft 25 of transmission pump A is driven from an external power source and, therefore, the annular rotor is rotated, the cells bounded by the vanes 36 increase in volume during a half-revolution of the rotor and go decreasing in volume during the next half-revolution of the latter. The cells which increase in volume suck liquid through the suction channel 48. The cells which go decreasing in volume discharge the liquid through the transfer channel 21 into the cells of the transmission motor B, so that the rotor of the latter is driven in rotation by the fact that the various chambers are filled under pressure and continue to fill up to that the chamber considered has reached, as a result of the rotation, the position of its maximum volume.
After doing the work, the liquid leaves the motor through channel 22 and flows to the suction side of the pump, which sucks it in again. The transmission pump is driven at a constant rotational speed. The transmitted and converted power is taken from the driven or driven shaft 25a of the oil hydraulic motor. The number of revolutions and the direction of rotation of the transmission motor are determined by the magnitude of the eccentric displacement of the shutter ring 34 with respect to the shaft 25 of the pump and to the shaft 25a of the motor. The greater the offset of the shutter ring '24, the greater the variation in the volume of the pump cells and, consequently, the pump flow rate and the transmission motor rotational speed will be.
The number of revolutions of the motor will be zero when the shutter ring 34 occupies a position concentric with the annular rotor (Fig. 2), while the direction of rotation of the motor is reversed when the shutter ring 34, after having exceeded zero position, is offset in the opposite direction.
In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the vanes 33 are slidably mounted with a clearance 49, in the slots 31 of the cylinder 26, so that the liquid or any other pressurized fluid can escape from the cells 36 through the slots 49, to act on the inner face of the pallets 33 mounted in the slots'31. In this way, the pallets 33 are pressed by the fluid against the wall 50 of the cylinder 26, opposite the play space 49 as well as against the outer shutter ring 34.
It has been found that precisely this construction with clearance makes it possible to achieve a particularly effective sealing effect.
In the embodiment according to Figs. 4 and 5, the annular rotor, formed by the side walls 127, 128 and 129, 130 and by the cylinder 126, is rigidly joined to the shaft 125 by means of screws 151. On the shaft 120, mounted rigidly in the median body 113 of the envelope 101,
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are rotatably mounted, on the one hand, the cylinder 126 of the transmission pump and, on the other hand, the cylinder 126a of the transmission motor., The cylinder 126 or 126a on the other hand forms the part 128 of the transmission motor. the outer side wall, while the part 130 of the opposite side wall is made separately; it may however optionally be integral with the fluid cylinder, in particular when the shutter ring 134 is itself made of two pieces of shell shape.
Optionally, the two parts of the cylinder wall could be made separately. The annular rotor, provided with its shaft 125 is mounted on the one hand, by means of a ball bearing 116, in the casing 101, and, on the other hand, by means of roller bearings 114, 115 on the fixed shaft 120. The shutter ring 134 is supported (in a manner which has not been shown in detail here, but which corresponds for example to that of Fig. 6) by the adjusting ring 137 which can be moved. , by means of a lever 152 and an adjusting sleeve 153, rigidly joined to it, by the intermediary of the thread 154, in the axial x direction, which allows the shutter ring 134 to be brought in in a position more or less eccentric with respect to the cylinder 126.
The transmission motor is established in a manner analogous to that of the transmission pump described above. In this case, the cylinder
126a, with the side walls which are integral with it, is rigidly joined to the receiving shaft 125a by means of screws 151a, this shaft being mounted in the casing 101 by means of the roller bearing 117 and, on the 'shaft 120, by means of roller bearings 114a and 115a. The shutter ring 134a is supported by an adjusting ring 137a which can also be offset in the direction of the arrow x by means of the lever 152a and the adjusting sleeve 153a, via the thread 154a.
As in the embodiment of Figs. 2 and 3, the pallets 133 are guided in slots 131 of the cylinder and in the elements 128 and 130 of the walls. For this purpose, the aforementioned wall elements are provided with slots 132, 132a, as shown in the parti- lower part of the section by the transmission motor, slots in which the lateral ends of the vanes 133 slide in the lateral direction.
As in Fig. 1, the ends of the pallets have heels which exceed the diameter of the circle formed by the outer edges of the pallets, as indicated for example at 155 (Fig. 5), so that a ridge of sealing 156. The outer spaces of the grooves 132, 132a, which are thus isolated from the cells 136, are in communication with annular channels 157 and 157a, while the inner ends of these grooves are connected to each other by corresponding circular channels 158 or 158a.
The outer chambers 157 and 157a further communicate with the inner chambers 158 and 158a through boreholes 159 and 159a, so that the same pressure always exists in the outer and inner annular channel and in the outer and inner chambers of the grooves 132 , 132a.
The working fluid arrives at the various cells through the hollow shaft 120, namely, through the channel 121 or 122, depending on the direction of rotation of the shaft 125. In addition, this fluid is admitted radially into the windows. tes 131, inside the pallets 133. To this end, there is provided in a transverse bore 160 joining these two channels, a reversing valve 161 which can slide in the bore 160 like a slide and be moved by the fluid. motor to one or the other of its extreme positions, depending on whether the fluid arrives through line 121 or 122. The motor fluid is admitted through one of the two openings 162 and 163, shown in the des- sin as being offset at 90, depending on whether one or the other half of the cells performs its discharge stroke.
A central bore 164 results in a transverse channel 165 which communicates with an annular groove 166 and conducts the working fluid into the interior parts of the slots on the interior face.
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higher of the pallets 133 considered in the radial direction. Likewise, a controlled central borehole (which corresponds to the central borehole 164) is provided for the annular groove 166a.
When the vanes 133 move in the slots 132 or 132a taking into account the position of the adjustment ring 137 or 137a, the air contained in the ends of the slots can be balanced by the outer circular channels 157, 157a and the channels interior circulars 158, 158a. The air which arrives through the circular channels 166 under the vanes further acts, together with the centrifugal force, so that the vanes 133 are constantly applied under pressure against the obturators 134 and 134a. In Fig. 5, the lower right-hand corner of the transmission motor is shown on a larger scale; in this Fig. the shutter ring 134a is however located lower than in FIG. 4.
The embodiment according to FIG. 6 does not differ in substance from that of Figs. 4 and 5 that by the fact that the vanes 233 slide on the shutter ring 234 by means of pads 262 whose convex cylindrical surfaces are applied against concave cylindrical surfaces of these vanes, the arrangement being such that, when the rotor 226 rotates eccentrically with respect to the shutter ring 234, the pads provide an effective seal between the various cells 236 of the lamp or of the transmission motor.
Fig. 6 further shows the way in which the shutter ring 234 is mounted in the adjusting ring 237. Here, the shutter ring is mounted between four thick-walled rollers 263, themselves mounted on pins 265 of the adjusting ring 237 by means of small roller bearings 264. Thanks to the high gear ratio R / r, it is obtained that the peripheral speed of the rollers of each roller bearing 264 is reduced, so that it only need to use relatively small roller bearings.
Adjustment ring 237 is mounted between slide supports 266, 267, which can be adjusted relative to casing 201 by means of spherical surfaces 268, 269.
Here also, the arrival and the departure of the working fluid take place through openings: 262, '263 provided in the fixed shaft 220, the arrangement being such that, when the fluid rotor rotates in the direction of the arrow a , and in the case of the pump, the sucked air, possibly subjected to an upstream pressure, enters through the opening 262, while the opening 263 serves to evacuate the compressed motor air into the pump. cells. This situation is reversed when the rotor turns in the opposite direction. In the case of the transmission motor, the engine air, compressed by the transmission pump when the direction of rotation corresponds to the arrow a is introduced under pressure through 262, this air escaping through the opening 263 after having performed its work by giving its energy to the receiving tree.
The slots 231 are connected by bores 266 'to a circular groove 266, these bores and this groove being controlled by reversing valves (corresponding to the valve 161 of Fig. 4) in a manner shown. in Fig. 4 (but which is not shown in detail in Fig. 6.)
In the construction mode according to FIG. 7, the rotor 320 cut in the thickness of the metal and forming a part with its control shaft, is provided with radial slots 331 which have a particularly large width compared to the vanes 333 guided in these slots. Consequently, the interior spaces, in the radial direction, of the slots 331 communicate freely by wide passages 349 with the cells 336.
Here also, runners 362, fitted p. using cylindrical surfaces, serve to ensure the seal between the pallets 333 and the sliding surface 334 presented by the casing 301. The overturning of the pallets is prevented by the fact that they are guided laterally in the lateral slots side walls, just as in the embodiments described
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upper. There is no provision in this embodiment for a particular shutter ring rotating with the rotor, so that the vanes
333 or pads 362 are in contact with the transmission casing while rotating at full speed, which is sometimes permissible for low slip speeds.
The pressure acting in the cells 336 causes the paddles 333 to be strongly pressed against the surfaces of the walls 350, opposite to the clearance 349, on the one hand and against the friction surface.
334, on the other hand. Extremely favorable sealing effects can thus be achieved.
When transmissions or machines must operate at particularly low speeds of rotation, possibly going down to zero speed, it is advantageous to use springs 374
Fig. la), which press the pallets 333 outwards against the friction surface 334, and which bear on the inner ends in the radial direction, the slots 331, on the one hand and against the inner faces of the pallets or in recesses provided in these faces, on the other hand. It goes without saying that such support systems for the springs can also be provided in the other embodiments.
Figs. 8 and 9 show, by way of example, a way of mounting the pads 362 in the pallets 333. To this end, the pallets have holes 370 which open radially outwards at 371. In this assembly , the ends, which form radial outward projections, of the parts 355 of the pallets, parts provided with shoulders of a larger diameter and guided in the lateral slots or grooves 332, are bent inwards, preventing thus a fortuitous release of the pads, even in the event that the vanes move away from the friction surface 334 as a result of impacts or the like.
The side walls, which rotate integrally with the rotor 320, are preferably divided into separate discs 327, 328 and 329, 330, just as in the exemplary embodiment according to FIG. 1 or 4, the slots or grooves 332 and 332a being provided respectively in the discs 328 and 330.
In the embodiment according to Figs. 8 and 9, and just like in the embodiment according to FIGS. 4 and 5, internal and external annular channels are provided in the side walls serving to guide the pallets. These channels are however omitted when the solutions according to Figs. 8 and 9 are applied in the construction mode according to FIG. 7.
The eccentricity of the rotor with respect to the envelope is achieved in Fig. 7 for example by the fact that the rotor 320 can be adjusted in position, integrally with its shaft, in the transverse direction relative to the casing.
The present invention is primarily intended for hydrodynamic transmissions. It can however be applied to pumps, compressors, internal combustion engines, gas engines, compressed air engines, hydraulic motors, or the like. On the other hand, the invention covers the various characteristics of the devices described, possibly taken independently of one another, provided that these characteristics are new.
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