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La présente invention se rapporte aux dispositifs rotatif? sensibles à la vitesse,du genre produisant une pression ou des pressions de fluide qui varient suivant la vitesse de rotation d'un organe, appelé ci-après l'organe rotatif.
A cet effet il est courant d'utiliser une pompe rotative, soit ou type 'à déplacement positif, auquel cas' le débit volumétri- que de la pompe varie suivant la vitesse de rotation et peut être utilisé pour dériver le signal de pression recuis en passant par une valve ou un étranglement, oudu type centrifuge, auquel cas la pression de fluide dérivée de la. pompe même varie appreximativement cornue le carré de la. vitesse de rotation.
Tous ces dispositifs ont cependant le désavantage d'être sensibles à la température, la den- sité et la viscosité du fluide, et la présente invention a pour but
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de nrocurer un dispositif sensible à la vitesse, perfectionné, qui ne soit en substance pas affecté par les changements de viscosité, de température ou de densi té.
Suivant la présente invention, un dispositif rotatif sensible à la vitesse comprend, reliée àun organe rotatif dont la viterse doit être mesurée et tournant avec lui une masselotte centrifuge dont le centre de gravité est excentré par rapport l'axe de. l'organe rotatif et qui jouit d'au moins une liberté de mouvement limitée dans une direction en substance radiale, les surfaces radialement extérieure et intérieure de la masselotte se trouvant dans des chambres de fluide séparées,
tandis que la masselotte elle-même actionne un mécanisme de valve qui commande automatiquement la pression dans au moins une des chambres pour équilibrer la force centrifuge agissant sur la Masselotte et com- prend un moyen d'obtenir une lecture de la pression de fluide dif- férentielle agissant sur la masselotte entre ces surfaces inté- rieure et extérieure respectivement.
Le dispositif comprend de préférence des dispositifs sen- sibles à la pression, avec des colonnes de pression disposées approximativement à la même distance radiale de l'axe de rotation que les surfaces intérieure et extérieure de la masselotte centrifuge.
Suivant une particularité préférée de la présente inven- tion le mécanisme de valve comprend au noins une lumière de valve dont l'ouverture effective est commandée par une partie de la masselotte centrifuge elle-même, la lumière étant relativement étroite dans le sens radial mais d'une longueur relativement grande dans le sens transversal de manière ?limiter l'ampleur du déplace- ment radial de la masselotte dans le sens radial.
De plus, l'ouverture effective de la lumière de valve formée par les deux parties coopérantes est de préférence de forme effilée et de longueur décroissant progressivement par rapport à sa largeur de manière à assurer un certain degré d'amortis- sement du déplacement de la masselotte centrifuge.
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Suivant une autre particularité préférée de l'invention, la masselottes centrifuge est logée dans un alésage radial dans un support rotatif, et la lumière se trouve dans une paroi de 1-1 alésage très près delà périphérie du support rotatif.
Ainsi, la lumière de valve peut être formée et délimitée par l'intersection d'une corde et d'une circonférence d'un cercle, la corde étant un -méplat, usiné à la périphérie du support rotatif-, tandis que le bord circonférentiel de la lumière est formé par un organe circulaire en forme de bague mince subséquemment attaché au support.
En tous cas, le dispositif comprend de préférence un dispositif pour faire s'écduler continuellement du fluide de la chambre de pression extérieure vers la chambre de pression inté- rieure, et le mécanisme de valve agit comme étrangleur variable pour commander la pression différentielle agissant entre les surfaces intérieure et extérieure de la masselotte centrifuge.
L'extrémité intérieure de la masselotte vient de préfé- @ rence approximativement sur l'axe de rotation de l'organe rotatif, et le dispositif comprend un conduit central dans l'axe de cet organe et un dispositif pour palper la pression dans ce conduit.
Ainsi, suivant un autre aspect de l'invention, un disposi- tif rotatif--sensible à la vitesse comprend un support rotatif, de préférence de forme cylindrique, relié de manière à tourner avec l'organe rotatif cent la vitesse doit être mesurée, le support ayant un ou plusieurs alésages radiaux, chaque alésage étant ouvert à son extrémité extérieure et communiquant à son extraits intérieu- re 'avec un conduit central de faible section coaxial au supporta une masselotte centrifuge forment un joint en substance étanche as fluide avec.
les parois de chaque alésage radial du supporta et libre de se déplacer radialement dans celui-ci, lebord extérieur de chaque nasselotte coopérant avec une lumière de valveouverte dans une paroi latérale de l'alésage respectif de manière à commander l'écoulement de fluide dans celui-ci, cette lumière comm@quiast
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avec le conduit central, un carter cylindrique entourant le support rotatif,ces noyens pour alimenter ce carter de fluide, et pour retirer du fluide continuellement du conduit central,
et un disposi- tif produisant des signaux de pression correspondant respectivement aux pressions dans le conduit central, et dans le carter, à une distance d'un rayon en substance égal à la distance radiale séparant la fumière de commande du fluide de l'axe de rotation.
L'invention peut être réalisée de différentes façons, et une forme de réalisation spécifique sera maintenant décrite à titre d'exemple avec référence au dessin annexée dans lequel :
Figure 1 est une élévation en coune du dispositif.
Figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II do la figure 1, et
Figure 3 est un détail, en coupe, de la lumière de valve représentée sur la figure 2.
Le présent exemple s'applique particulièrement aux régulateurs de vitesse hydrauliques pour moteurs à combustion interne et engins analogues. Le dispositif comprend un carter fixe 10 compotant des joints tanches au fluide 11 et 12, dans ces parois d'extrémité opposées, par lesquels passe un arbre de rotor 13 accouplé à une extrémité à l'arbre du moteur (non représenté).L'arbre 13 est venu d'une nièce avec un rotor cylindrique 14 qui est log dans le carter, les dimensions du rotor étant telles qu'elles laissent un léger jeu de part et d'autre et autour de la périphérie de celui-ci. Le rotor comporte un alésage diamétral 15 de section circulaire, deux alésages parallèles 16 et 17 et troisalésages transversaux 18, 19 et 20.
Une extré- mité de l'arbre de' rotor 13 comporte un forage central 21 qui communique avec le point médian de l'alésage diamétral 15 du rotor, et ce forage central 21 communique avec une chambre de pression 22 à l'extrémité adjacente de l'arbre de rotor, d'où part un conduit de pression hydraulique 23 (appelé ci-après le conduit de signal basse pression) allant à undispositif indicateur de pression.
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24. La chambre de pression 22 communique également par une ouverture étranglée 25 avec la décharge, par un conduit 26.
Dans l'alésage diamétral 15 du rotor sont montées deux masselottes centrifuges 30 et 31, chacune formant un joint en substance étanche au fluide avec l'alésage mais étant libre de se déplacer radialement dans celui-ci dans des limites imposées par des broches transversales 32, 33, fixées au rotor et passant dans des trous de grand diamètre des masselottes. Les surfaces extérieu- res de chacune des masselottes centrifuges sont creusées de manière à présenter aux'bords une lèvre, orientée vers le haut 34, comme représenté sur la figure 3.
Des lumières 35 commandant le passage d'un fluide sont prévues près de la périphérie extérieure du rotor aux deux bouts de l'alésage diamétral, et coopèrent avec les lèvres 34 formées sur les masselottes centrifuges, de maniè- re à constituer une valve commandant le passage du fluide. Les deux lumières,, à chaque extrémité de l'alésage diamétral, conmuniquent par des alésages parallèles 16 et 17, et l'alésage transversal 19, avec le conduit central 21 de l'arbre du rotor. Chaque lumière 35 est située aussi près que possible de la périphérie extérieure du rotor et est obtenue en usinant un méplat 36 à la surface circonfé- rentielle du rotor qui est ensuite entourée par une mince bague de métal 37.
La bague est découpée aux extrémités de l'alésage diamétral 15-pour former des ouvertures dans lesquelles les extré- mités extérieures des masselottes 30 et 3.1 peuvent coulisser, et avec lesquelles elles forment des joints en substance étanches.
On voit que cette construction procure deux lumières de commande 35, une à chaque extrémité de l'alésage 15. Chaque lumière a des dimensions radiales légèrement plus grandes au milieu et se rétréeit vers les extrémités pour former une fente de faible largeur, et cette construction procure automatiquement un certain degré d'amortissement hydraulique dont il sera question plus loin, et faii en sorte que le déplacement radial relativement petit de charue masselotte 30 et 31 ouvre ou ferme complètement la lumière.
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Du fluide est amené continuellement à l'intérieur du carter cylindrique 10 d'une source convenable telle aucune pompe débit variable (non représentée) par un conduit 40, et un moyen d'obtenir un signal indiquant une haute pression dans le carter est prévu. A cette fin, un conduit à petite embouchure 41, passant à travers la paroi extérieure circonférentielle du carter, s'ouvre dans un des espaces ou jeux entre le rotor et la paroi adjacente du carter, le conduit se terminant par une grande embouchure qui est radialement espacée de l'axe du rotor de la même distance que les lumières de commande 35 du rotor 14.
Ce 'conduit 41 passe à travers la paroi du carter et communiaue avec un conduit de signal haute pression menant au deuxième côté du dispositif indicateur de pression 24, qui dans ce h exemple est un instrument à pression différentielle indiquant la différence de pression entre les conduits de signal haute et basse pressions
42 et 23.
La pression de fluide régnant dans la chambre 22 agit sur l'extrémité de l'arbre 13 et les pressions de fluide agissant dans le sens axial sur le rotor, seront de ce fait déséquilibrées.
Pour y remédier, l'extrémité de l'arbre 13 dans la chambre 22 est reliée à une bride évidée 44 dont le rebord vient près de la paroi d'extrémité de la chambre. L'espace 45 entre cette bride /4 et la paroi d'extrémité est soumis à une pression de fluide relativement forte qui passe de l'intérieur du carter 10 le long de l'arbre 13.
L'arbre peut se déplacer sur une distance lisitée pour nermettre des variations dujeu entre 1 e rebord delà. brie 44 et laparoi d'extrémité adjacente, et le rebord de lebride aait par conséguent couine valve de décharge automatique, commandant la pression dans la chambre 45 de manière ?. équilibrer automatiquement la charge d'extrémité causée par la pression régnant dans la chambre ? 2.
En, fonctionnement,le fluide qui est débité continuelle- ment dans le carter par le conduit 40 passe par les lumière* de commande 35 dans le conduit central 21 du arbre', et de là dans
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la chambre de pression 22, et par l'ouverture étranglée 25, vers la décharge. Lorsque le rotor tourne, les masselottes centrifuges 30, 31 sont sollicitées vers l'extérieur par la force centrifuge et tendent à réduire la section des lumières de commande 35, rédui- sant ainsi 1' écoulement de fluide vers le conduit central 21 de l'arbre de rotor et commandant par conséquent la pression agissant sur l'extrémité intérieure des ir.asselottes centrifuges.
Les surfaces extérieures des rasselottes centrifuges sont soumises à la pression régnant dans le carter (qui a aussi une composante centrifuge) tandis que leurs. surfaces intérieures sont soumises à la pression relativement basse régnant dans le conduit central 21, et les lumiè- res de commande sont réduites progressivement jusqu'à ce que. la pression agissant sur les surfaces extérieures des nasselottes cen- trifuges soit équilibrée par la pression commandée agissant sur l'extrémité intérieure des nasselottes centrifuges, plus la force centrifuge agissant sur les masselottes.
En pratique, les masselottes centrifuges prendront, une position moyenne dans laquelle l'écoule- ment par les lumières de commande est réduit à une valeur donnant une pression différentielle entre leurs surfaces intérieure et extérieure qui contrebalance exactement les effets de la. force centrifuge, L'ampleur c déplacement radial des masselottes centrifuges est extrêmement faible en raison de la faible largeur radiale et de la relativement.
grande longueur des lumières de commande. La pression de fluide sur les faces intérieure et extérieure de chaque masselotte centrifuge varie évidemment elle-même suivant la vitesse radiale, en raison de l'effet centrifuge de la rotation sur le fluide lui- même, mais ces variations sont minimisées du fait du-déplacement radial restreint de'la masselotte, de la disposition des conduits de signal basse pression et haute pression, et aussi de la densité relativement.faible du fluide et de la composante de force relative- ment faible par rapport à celle des masselottes centrifuges.
Ainsi, le conduit central 21 de l'axe de rotor qui communique avec le centre de l'alésage diamétral 15 du rotor procure un signal basse pression
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en 23 Qui est en fait la moyenne des pressions sur l'axe de rotation et sur la paroi de ce conduit 21 et les masselottes centrifuges ont des dimensions telles que leurs surfaces intérieures viennent près de l'axe de rotation. De cette façon, la pression régnant dans le conduit central est en substance identique à la pression de fluide agissant sur les surfaces intérieures des masselottes.
De même, le conduit de signal haute pression 41 s'étendant à l'inté- rieur du carter procure un signal haute pression qui est en substan- ce identique à la pression agissant sur les surfaces extérieures des masselottes; étant.donné que l'embouchure de ce conduit est même distance radiale de l'axe de rotation. Afin d'assurer que le signal haute pression soit identique à la haute pression agissant sur les surfaces extérieures des masselottes,dans certains cas le rotor peut comporter des aubes radiales pour assurer que tout le fluide contenu dans le carter soit entraîné à tourner à la même vitesse. Dans certains cas, le carter lui-même peut être amené à tourner.
On comprendra que la force centrifuge agissant sur les masselottes centrifuges ,varie purement comme le carré de la vitesse de rotation, et puisque cette force centrifuge est contrebalancée seulement par la différence de pression agissant sur chaque masse- lotte centrifuge, la pression différentielle entre les signaux basse pression et haute pression varie aussi purement corume le carré de la vitesse de rotation.
Ainsi, pour une vitesse de rotation donnée, un changement de température, de densité ou de viscosité du fluide aura pour simple résultat un -changement d'ouverture des lumières de 'commande pour maintenir la. pression différentielle re- quise. N'importe lequel de ces changements d'ouverture des lumières de commande, même un relativement grand changement de section peut être obtenu par des déplacements radiaux infiniment petits des masselottes,et par conséquent la pression différentielle dérivée des conduits de signaux haute pression et basse pression reste en substance inaffectée.
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Dans l'exemple décrit une alimentation non limitée de fluide est amenée au carter du rotor par le conduit 40 à une pression qui peut être constante ou variable, tandis que l'écoule- ment de la. chambre basse pression 22 se fait par un étranglement 25. Le mécanisme de valve commande l'écoulement de fluide par les lumières de valve 35 de manière à varier la pression dans le con- duit central, c'est-à-dire dans le côté basse pression du système, par rapport à une pression d'alimentation donnée de fluide en substance inversement au carré de la vitesse de rotation.
Dans une variante, un étranglement peut être prévu dans le conduit d'alimentation haute pression 40 du carter, tandis que l'écoulement de la chambre basse pression reste non étranglé, par exemple.relié directement à un collecteur de fluide, ou à la pression atmosphérique. Dans ce cas, le côté basse pression du système restera en substance constant à la basse pression donnée, et le mécanisme de valve agira également pour faire varier la valeur de la haute pression dans le carter, par rapport à la valeur de la basse pression, en substance comme le carré de la vitesse de rotation.
Dans les deux cas, la pression différentielle agissant sur les masselottes centrifuges varie en substance comme le carré de la vitesse de rotation.
Le dispositif décrit convient particulièrement pour être utilisé avec du fluide hydraulique, par exemple de l'huile de moteur, et peut être alimenté par le même conduit de pression d'huile que celui qui fournit l'huile de graissage au moteur.
Ceci est particulièrement adéquat, étant donné que l'huile de graissage en, fait un dispositif en substance auto-lubrifient.
Il est clair, cependant, que le dispositif peut également être utilisé avec d'autres fluides tels que du mazout ou du pétrole, et on envisage de l'utiliser également avec des gaz tels que de l'air comprimé. Lorsque le même dispositif est utilisé avec des fluides de densité et viscosité fortement différentes, il peut être
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nécessaire de modifier les dimensions de cerf lues des part@es ou organes, ou il peut être suffisant de simplement changer la section de l'ouverture Etranglée entre la chambre basse pression @@ la décharge de manière à réduire l'écoulement total dans le dispositif pour les fluides de plus forte densité.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif rotatif sensible à la vitesse comprenant, reliée à un organe rotatif dont la vitesse doit être mesurée et tournant avec lui, une masselotte centrifuge dont le centre de gravi- té est excentré par rapport a l'axe de rotation de l'organe rotatif et qui jouit, d'au moins une liberté de déplacement limitée dans un sens en substance radial, caractérisé en ce que les surfaces radiales extérieure et intérieure de la masselotte se trouvent dans des chambres de fluide séparées,
tandis que la masselotte elle-mêne actionne un mécanisme de valve qui commande automatiquement la pres- sion dans au moins une des chambres pour équilibrer les forces cen- trifuges agissant sur la masselotte et comprend un dispositif indica- teur de la pression de fluide différentielle agissant sur la masse- lotte entre ces surfaces, intérieure et extérieure respectivement.
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The present invention relates to rotary devices? responsive to speed, of the kind producing pressure or fluid pressures which vary with the speed of rotation of a member, hereinafter referred to as the rotary member.
For this purpose it is common to use a rotary pump, either or of the 'positive displacement type, in which case' the volumetric flow rate of the pump varies with the speed of rotation and can be used to derive the annealed pressure signal into passing through a valve or throttle, or of the centrifugal type, in which case the fluid pressure derived from the. pump even varies approximately retort the square of the. rotation speed.
All these devices, however, have the disadvantage of being sensitive to the temperature, density and viscosity of the fluid, and the present invention aims
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to provide an improved speed sensitive device which is substantially unaffected by changes in viscosity, temperature or density.
According to the present invention, a rotary device sensitive to the speed comprises, connected to a rotary member whose window is to be measured and rotating with it a centrifugal weight whose center of gravity is eccentric with respect to the axis of. the rotary member and which enjoys at least limited freedom of movement in a substantially radial direction, the radially outer and inner surfaces of the weight being in separate fluid chambers,
while the flyweight itself actuates a valve mechanism which automatically controls the pressure in at least one of the chambers to balance the centrifugal force acting on the flyweight and includes a means of obtaining a reading of the different fluid pressure. ferential acting on the weight between these inner and outer surfaces respectively.
The device preferably comprises pressure sensitive devices, with pressure columns disposed at approximately the same radial distance from the axis of rotation as the inner and outer surfaces of the centrifugal weight.
According to a preferred feature of the present invention, the valve mechanism further comprises a valve lumen, the effective opening of which is controlled by a part of the centrifugal weight itself, the lumen being relatively narrow in the radial direction but d. a relatively large length in the transverse direction so as to limit the amount of radial displacement of the weight in the radial direction.
In addition, the effective opening of the valve lumen formed by the two cooperating parts is preferably tapered in shape and gradually decreasing in length with respect to its width so as to provide a certain degree of damping of the displacement of the valve. centrifugal weight.
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According to another preferred feature of the invention, the centrifugal weight is housed in a radial bore in a rotating support, and the lumen is in a 1-1 bore wall very close to the periphery of the rotating support.
Thus, the valve lumen can be formed and bounded by the intersection of a chord and a circumference of a circle, the chord being a -flat, machined at the periphery of the rotary support-, while the circumferential edge light is formed by a circular member in the form of a thin ring subsequently attached to the holder.
In any event, the device preferably comprises a device for continuously flowing fluid from the outer pressure chamber to the inner pressure chamber, and the valve mechanism acts as a variable throttle to control the differential pressure acting between. the inner and outer surfaces of the centrifugal weight.
The inner end of the weight preferably comes approximately on the axis of rotation of the rotary member, and the device comprises a central duct in the axis of this member and a device for sensing the pressure in this duct. .
Thus, according to another aspect of the invention, a rotary device - sensitive to the speed comprises a rotary support, preferably of cylindrical shape, connected so as to rotate with the rotary member cent the speed is to be measured, the support having one or more radial bores, each bore being open at its outer end and communicating at its interior extracts' with a central duct of small section coaxial with the support, a centrifugal weight forming a substantially fluid-tight seal with it.
the walls of each radial bore of the support and free to move radially therein, the outer edge of each nasselotte cooperating with a valve lumen open in a side wall of the respective bore so as to control the flow of fluid therein here, this light comm @ quiast
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with the central duct, a cylindrical casing surrounding the rotary support, these cores for supplying this casing with fluid, and for continuously withdrawing fluid from the central duct,
and a device producing pressure signals corresponding respectively to the pressures in the central duct, and in the casing, at a distance of a radius substantially equal to the radial distance separating the control manure from the fluid from the axis of rotation.
The invention can be implemented in different ways, and a specific embodiment will now be described by way of example with reference to the accompanying drawing in which:
Figure 1 is a side elevation of the device.
Figure 2 is a section taken along line II-II of Figure 1, and
Figure 3 is a detail, in section, of the valve lumen shown in Figure 2.
The present example applies particularly to hydraulic speed regulators for internal combustion engines and similar devices. The device comprises a fixed housing 10 comprising fluid-tight gaskets 11 and 12, in these opposed end walls, through which passes a rotor shaft 13 coupled at one end to the motor shaft (not shown). shaft 13 came from a niece with a cylindrical rotor 14 which is housed in the housing, the dimensions of the rotor being such that they leave a slight play on either side and around the periphery thereof. The rotor has a diametral bore 15 of circular section, two parallel bores 16 and 17 and three transverse bores 18, 19 and 20.
One end of the rotor shaft 13 has a central bore 21 which communicates with the midpoint of the diametral bore 15 of the rotor, and this central bore 21 communicates with a pressure chamber 22 at the adjacent end of the rotor. the rotor shaft, from which a hydraulic pressure duct 23 (hereinafter referred to as the low pressure signal duct) goes to a pressure indicating device.
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24. The pressure chamber 22 also communicates through a constricted opening 25 with the discharge, through a conduit 26.
In the diametral bore 15 of the rotor are mounted two centrifugal weights 30 and 31, each forming a substantially fluid-tight seal with the bore but being free to move radially therein within limits imposed by transverse pins 32 , 33, attached to the rotor and passing through large diameter holes in the weights. The exterior surfaces of each of the centrifugal weights are hollowed out so as to present an upwardly facing lip 34 at the edges, as shown in Figure 3.
Lumens 35 controlling the passage of a fluid are provided near the outer periphery of the rotor at both ends of the diametrical bore, and cooperate with the lips 34 formed on the centrifugal weights, so as to constitute a valve controlling the flow. fluid passage. The two openings ,, at each end of the diametral bore, connect by parallel bores 16 and 17, and the transverse bore 19, with the central duct 21 of the rotor shaft. Each lumen 35 is located as close as possible to the outer periphery of the rotor and is obtained by machining a flat 36 on the circumferential surface of the rotor which is then surrounded by a thin metal ring 37.
The ring is cut at the ends of the diametral bore 15 to form openings in which the outer ends of the weights 30 and 3.1 can slide, and with which they form substantially sealed joints.
It is seen that this construction provides two control lumens 35, one at each end of the bore 15. Each lumen has slightly larger radial dimensions in the middle and narrows towards the ends to form a narrow slot, and this construction automatically provides a certain degree of hydraulic damping which will be discussed later, and causes the relatively small radial displacement of the weight 30 and 31 to fully open or close the lumen.
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Fluid is continuously supplied to the interior of the cylindrical casing 10 from a suitable source such as a variable flow pump (not shown) through a conduit 40, and a means of obtaining a signal indicating high pressure in the casing is provided. To this end, a duct with a small mouth 41, passing through the circumferential outer wall of the housing, opens into one of the spaces or clearances between the rotor and the adjacent wall of the housing, the duct ending in a large mouth which is radially spaced from the axis of the rotor the same distance as the control lumens 35 of the rotor 14.
This conduit 41 passes through the housing wall and communicates with a high pressure signal conduit leading to the second side of the pressure indicating device 24, which in this example is a differential pressure instrument indicating the pressure difference between the conduits. high and low pressure signal
42 and 23.
The fluid pressure prevailing in the chamber 22 acts on the end of the shaft 13 and the fluid pressures acting in the axial direction on the rotor will therefore be unbalanced.
To remedy this, the end of the shaft 13 in the chamber 22 is connected to a recessed flange 44 whose rim comes close to the end wall of the chamber. The space 45 between this flange / 4 and the end wall is subjected to a relatively strong fluid pressure which passes from the interior of the housing 10 along the shaft 13.
The tree can move over a clear distance to allow variations in the game between the edge beyond. brie 44 and the adjacent end wall, and the flange rim therefore has an automatic dump valve, controlling the pressure in chamber 45 in such a way. automatically balance the end load caused by the pressure in the chamber? 2.
In operation, the fluid which is continuously supplied to the housing through conduit 40 passes through control lumens 35 into central conduit 21 of the shaft, and thence into.
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the pressure chamber 22, and through the constricted opening 25, to the discharge. As the rotor rotates, the centrifugal weights 30, 31 are biased outwardly by centrifugal force and tend to reduce the area of the control ports 35, thereby reducing the flow of fluid to the central duct 21 of the. rotor shaft and consequently controlling the pressure acting on the inner end of the centrifugal impellers.
The outer surfaces of the centrifugal springs are subjected to the pressure prevailing in the casing (which also has a centrifugal component) while their. interior surfaces are subjected to the relatively low pressure prevailing in the central duct 21, and the control lights are gradually reduced until. the pressure acting on the outer surfaces of the centrifugal baskets is balanced by the controlled pressure acting on the inner end of the centrifugal baskets, plus the centrifugal force acting on the weights.
In practice, the centrifugal weights will assume an average position in which the flow through the control lights is reduced to a value giving a differential pressure between their inner and outer surfaces which exactly counterbalances the effects of the. centrifugal force, The magnitude of radial displacement of the centrifugal weights is extremely small due to the small radial width and the relatively.
long length of control lights. The fluid pressure on the inner and outer faces of each centrifugal weight obviously itself varies with radial speed, due to the centrifugal effect of the rotation on the fluid itself, but these variations are minimized due to the- restricted radial displacement of the flyweight, the arrangement of the low pressure and high pressure signal conduits, and also the relatively low density of the fluid and the relatively low force component compared to that of the centrifugal weights.
Thus, the central duct 21 of the rotor axis which communicates with the center of the diametral bore 15 of the rotor provides a low pressure signal.
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at 23 Which is in fact the average of the pressures on the axis of rotation and on the wall of this duct 21 and the centrifugal weights have dimensions such that their interior surfaces come close to the axis of rotation. In this way, the pressure prevailing in the central duct is substantially identical to the pressure of the fluid acting on the interior surfaces of the weights.
Likewise, the high pressure signal conduit 41 extending inside the housing provides a high pressure signal which is substantially identical to the pressure acting on the outer surfaces of the weights; given that the mouth of this duct is the same radial distance from the axis of rotation. In order to ensure that the high pressure signal is identical to the high pressure acting on the outer surfaces of the weights, in some cases the rotor may have radial vanes to ensure that all the fluid contained in the housing is caused to rotate at the same. speed. In some cases, the crankcase itself may be caused to rotate.
It will be understood that the centrifugal force acting on the centrifugal weights varies purely as the square of the speed of rotation, and since this centrifugal force is counterbalanced only by the pressure difference acting on each centrifugal mass-burbot, the differential pressure between the signals low pressure and high pressure also vary purely as the square of the rotational speed.
Thus, for a given rotational speed, a change in temperature, density or viscosity of the fluid will simply result in a change in the opening of the control ports to maintain the. differential pressure required. Any of these changes in the opening of the control ports, even a relatively large change in section can be achieved by infinitely small radial displacements of the weights, and hence the differential pressure derived from the high pressure and low pressure signal conduits. remains substantially unaffected.
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In the example described an unrestricted supply of fluid is supplied to the rotor housing through line 40 at a pressure which may be constant or variable, while the flow of the. low pressure chamber 22 is through a throttle 25. The valve mechanism controls the flow of fluid through the valve ports 35 so as to vary the pressure in the central duct, i.e. in the side. low pressure of the system, with respect to a given fluid supply pressure in substance inversely to the square of the speed of rotation.
Alternatively, a constriction may be provided in the high pressure supply duct 40 of the housing, while the flow of the low pressure chamber remains unthrottled, e.g. connected directly to a fluid manifold, or to the pressure. atmospheric. In this case, the low pressure side of the system will remain substantially constant at the given low pressure, and the valve mechanism will also act to vary the value of the high pressure in the crankcase, relative to the value of the low pressure, essentially like the square of the speed of rotation.
In both cases, the differential pressure acting on the centrifugal weights varies in substance as the square of the speed of rotation.
The device described is particularly suitable for use with hydraulic fluid, for example engine oil, and can be supplied by the same oil pressure line as that which supplies the lubricating oil to the engine.
This is particularly adequate, since the lubricating oil makes a substantially self-lubricating device.
It is clear, however, that the device can also be used with other fluids such as fuel oil or petroleum, and it is envisaged to use it also with gases such as compressed air. When the same device is used with fluids of significantly different density and viscosity, it may be
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necessary to modify the deer dimensions read from the parts or organs, or it may be sufficient to simply change the section of the throttled opening between the low pressure chamber @@ the discharge so as to reduce the total flow in the device for fluids of higher density.
CLAIMS.
1.- Speed-sensitive rotary device comprising, connected to a rotary member whose speed is to be measured and rotating with it, a centrifugal weight whose center of gravity is eccentric with respect to the axis of rotation of the rotating member and which enjoys at least limited freedom of movement in a substantially radial direction, characterized in that the outer and inner radial surfaces of the weight are located in separate fluid chambers,
while the weight itself actuates a valve mechanism which automatically controls the pressure in at least one of the chambers to balance the centrifugal forces acting on the weight and includes a differential fluid pressure indicating device acting on the mass-burbot between these surfaces, interior and exterior respectively.