<Desc/Clms Page number 1>
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
<Desc/Clms Page number 2>
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.
<Desc/Clms Page number 3>
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
<Desc/Clms Page number 4>
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.
<Desc/Clms Page number 5>
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.
<Desc/Clms Page number 6>
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
<Desc/Clms Page number 7>
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
<Desc/Clms Page number 8>
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.
<Desc/Clms Page number 9>
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
<Desc/Clms Page number 10>
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.