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La présente invention a essentiellement pour objet un procédé de montage et un dispositif de transmission ou de commande de l'extérieur ou vers l'extérieur d'un mouvement à partir ou vers des organes mobiles dans'une enceinte étanche contenant un fluide à une pression et à une température quelconques.
Il est toujouts très difficile de pouvoir entraîner dans des conduites d'étanchéité absolue un organe ou un ensemble moteur situé dans un milieu fluide à une pression et à une température quelconques de même qu'il est très difficile de pouvoir contrôler avec observation d'une réelle étanchéité le bon fonctionne- ment d'un organe mécanique mobile situé dans une enceinte ou de pouvoir indiquer à tout instant et d'une façon sûre la position dudit organe surtout lorsque dans ladite enceinte circule un fluide à une température et sous une pression positive ou négative quelconques.
De même il est souvent difficile de commander des rupteurs de fin de course permettant d'arrêter l'organe moteur placé extérieurement par rapport au fluide
Le but de la présente invention est essentiellement un procédé et un dispositif simples et efficaces résolvant de telles difficultés.
Le procédé conforme à l'invention est remarquable, notamment, en ce qu'il consiste à former dans l'enceinte précitée un tunnel ou canal tubulaire de torsion continue à parois étanches, destiné à contenir et à servir de passage à l'élément commandant ou transmettant ledit mouvement, et à rendre étanches les extrémités dudit canal en fixant définitivement, par exemple par soudure, l'une de ses extrémités à une paroi de ladite enceinte et l'autre extrémité à l'élément précitée
Suivant une autre caractéristique de l'invention on place au moins un tube de torsion dans l'enceinte contenant le fluide et le ou les organes mobiles, on loge dans ce tube l'élément transmettant ou commandant par sa rotation le mouvement voulu et on relie définitivement, par exemple par soudure,
l'une des extrémités dudit tube à la paroi de l'enceinte précitée dans laquelle il est logé et l'autre extrémité audit élément transmettant ou commandant le mouvemento
L'invention vise également un dispositif pour la mise en pratique du procédé de montage ci-dessus remarquable, notamment, en ce qu'il comporte un or- gane formant tube de torsion en matière étanche logé dans l'enceinte contenant le fluide et les organes mobiles précités et traversant l'une au moins des parois de ladite enceinte, l'élément transmettant ou commandant le mouvements tel qu'une tige par exemple, étant disposé dans ledit tubes l'une des extrémités de ce dernier étant fixée et fermée d'une manière étanche par une liaison rigide, par exemple par soudure, avec l'élément précité qu'il contient, tandis que l'autre est également fixée d'une manière définitive et étanche,
par exemple par soudure, à la paroi de l'enceinte qu'elle traverse.
Suivant une autre caractéristique de l'invention un dispositif réduo- teur est intercalé dans la transmission allant vers ou venant de l'élément de trans- mission précité de manière à ramener à une valeur acceptable l'angle de rotation du tube de torsiono
On voit immédiatement qu'un tel ensemble offre en premier lieu l'avan- tage de réaliser une étanchéité parfaite sans aucune fuite possible du fluide du fait que le tube de torsion est emmanché et soudé, d'une part, par une extrémité au carter fixé contenant l'organe mobile et, d'autre part, par son extrémité oppo- sée, à la tige de transmission.
Il est également utile de remarquer que le procédé de montages suivant l'invention, est susceptible d'applications fort nombreuses parmi lesquelles on peut citer, par exemple les compresseurs fonctionnant dans une enceinte devant être étanche, les moyens de commande reliant le compresseur à l'organe moteurs) etc..
Suivant un autre exemple on peut utiliser un tel procédé pour les obturateurs, clapets, soupapes et vannes en général, tant pour commander le mouvement que pour le transmettre.
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D'une manière générale, le procédé de l'invention trouve son applica tion dans tous les cas où une émission ou une réception de mouvement doit avoir lieu à partir de/ou vers un organe mobile se déplaçant angulairement ou longi- tudinalement et situé dans un milieu fluide quelconque situé dans une enceinte étanche.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivreo
Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples - la figure 1 montre en élévation et coupe axiale un dispositif de commande suivant l'invention ; - la figure 2 en est une vue à plus grande échelle, en bout, côté mécanisme démultiplicateur de commande à levier, le boîtier étant enlevé et l'organe mobile supposé du type tournant ; - la figure 3 est une vue en bout, côté du boîtier répétiteur ; - la figure 4 est une coupe à plus grande échelle détaillée côté répé- titeur ; - la figure 5 est une coupe analogue coté mécanisme démultiplicateur ;
- la figure 6 est une coupe longitudinale d'un dispositif de commande suivant l'invention appliqué à un organe mobile se déplaçant longitudinalement ; - la figure 7 montre en perspective une variante d'un dispositif de commande suivant l'invention, appliqué à un organe mobile se déplaçant longitu- dinalement ; - la figure 8 est une vue analogue d'une autre variante du dispositif suivant l'invention utilisé comme émetteur de mouvement ; - la figure 9 montre en coupe et vu partiellement un dispositif à tubes de torsion multiples superposés; - la figure 10 montre en coupe longitudinale un dispositif de comman- de suivant une variante ; - la figure 11 montre en coupe longitudinale un mécanisme de commande suivant une variante de la.figure 10 ;
- les figures 12 à 14'montrent en coupe axiale des tubes de torsion suivant trois variantes ; - la figure 15 montre en perspective, et avec arrachement suivant un plan longitudinal, un mécanisme suivant encore une autre variante ; - les figures 16 et 17 montrent en coupe transversale le détail de deux roues libres pouvant équiper le dispositif de la figure 15 suivant deux variantes ; - la figure 18 montre en coupe longitudinale un mécanisme de commande suivant une variante dans le cas de la transmission d'un mouvement de rotation toujours de même sens ; - la figure 19 est une coupe transversale suivant la ligne XIX-XIX du mécanisme de la figure 18 ; - les figures 20 à 22 sont des coupes transversales analogues à celle de la figure 19 montrant différentes positions des organes d'entraînement de ce mécanisme;
- la figure 23 est une coupe transversale suivant la ligne XXIII-XXIII de la figure 18 ; -' la figure 24 montre en perspective un doigt d'entraînement du mécani me de la figure 18 ;
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- les figures 25 à 27 montrent en coupe longitudinale trois autres variantes d'un mécanisme de commande; - la figure 28 est une vue en plan d'un tube de torsion à fibres en hélice illustrant la structure interne de ce tube.
Suivant l'exemple d'exécution représenté à la figure 1, le dispositif conforme à l'invention comprend une enceinte 1 formant carter contenant un fluide quelconque dans l'espace indiqué par le chiffre de référence 2. Deux organes mobiles montrés schématiquement en 3 et 3' sont par exemple solidaires entre eux et fixés par une clavette 4 et une entretoise 5 sur,,Un arbre central creux 6 logé au moyen de portées 7 et 8 du carter formant paliers.
A l'intérieur de l'arbre creux 6 se trouve un tube 9 dont, par exem- ples les deux extrémités traversent le carter 1Le tube 9 est en une matière étanche et d'une nature telle qu'il puisse être considéré comme un tube de torsion.
Une entretoise 10 maintient rigidement l'une de ses extrémités tandis que son autre extrémité..est rendue solidaire avec étanchéité de la paroi du carter, par exemple par une soudure 11.
Un mécanisme de transmission indiqué schématiquement en 12 sur la figure 1 est relié à l'extrémité du tube de torsion 9 qui dépasse la paroi du carter (voir le côté de droite de la figure 1 et la figure 5)Une tige ou élément analogue 13 est logé à l'intérieur du tube de torsion 9 et est relié par une de ses extrémités d'une manière définitive et étanohe, par exemple, par une soudure 14, à l'extrémité correspondante du tube 9.
A son autre extrémité la ti- ge 13 est reliée par exemple à un secteur 15 (voir également figure 3) ou directe- ment à une aiguille indicatrice coopérant avec un{pignon 16 solidaire d'un contact 17 susceptible de se déplacer sur les plots 18 reliés par des fils conducteurs à un tableau de commande quelconque pour pouvoir fonctionner comme indicateur de position des organes mobiles 3 et 3'.
On constate immédiatement que grâce à ce montage aucune fuite de fluide à partir de l'espace 2 n'est plus à craindre. En effet, l'une des extré- mités du tube de torsion se trouve fixée d'une façon êtanohe au carter grâce à la soudure 11, tandis qu'à son autre extrémité le tube est fermé par sa soudure à la tige 13.
Afin d'éviter que l'angle de torsion du tube ne devienne trop consi- dérable on peut prévoir un moyen de réduction de son déplacement angulaire. En effet, les mouvements de torsion du tube 9 sont commandés par le mécanisme 12.
Ce mécanisme peut être une biellette 12 (voir figure 2) reliée à un ensemble de trois autres biellettes 19, 20 et 21 dont la dernière (21) peut être articulée en 22 en un point excentré par rapport au tube 9. Cette façon de faire permet évidemment de réduire dans une très grande mesure l'angle de rotation exécuté par ledit tube de torsiono
On a représenté, dans le cas de ce mode d'exécution, un dispositif indicateur électrique, mais il est bien entendu que tout autre moyen peut être utilisée de même que l'ensemble qui vient 'd'être décrit peut trouver son emploi dans des installations de tout autre nature.
Il est parfaitement logique de dire que l'application du principe qui vient d'être décrit peut être faite toutes les fois qu'il s'agira de commander à partir de l'extérieur des organes mobules placés dans une enceinte remplie d'un fluide, et vice-versa lorsqu'il s'agira de transmettre à partir d'une telle enceinte un mouvement vers l'extérieur.
Dans la figure 6, on a représenté un mode d'exécution différent.
Suivant cet exemple l'organe mobile 23 est susceptible d'un mouvement longitudi- nal ou linéaire Dans ce cas, on le munit d'un doigt ou d'un taquet 24 coopé- rant avec un levier ou autre doigt 25 prévu sur la tige 13. L'extrémité opposée de cette tige porte une aiguille ou un indicateur 26 montrant à tout instant la position exacte de l'organe 23.Cet organe peutpar exemple, être une vanne quelconque et grâce à la présente invention il devient ainsi aisé et facile d'en
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indiquer la position exacte à tout moment sans avoir à pratiquer des regards ou @ à procéder à des démontages fastidieux et souvent compliqués de l'ensemble de l'appareil.
Dans la figure 7 on a représenté une deuxième variante. Suivant cet exemple, l'organe mobile 23 est susceptible d'un mouvement de va-et-vient linéaire suivant les flèches F1 et F2. Il est muni d'une crémaillère 27 coopérant avec un pignon 28 fixé sur le tube 9 en 29, par exemple par soudure. La tige de transmiss,ion 13 est également fixée au même endroit au pignon précité. A son extrémité opposée le tube 9 est fixé, par exemple, par soudure en 30 au carter 1, lequel porte un disque 31 fixé, par exemple, par des supports 32 et 32'. Un doigt indicateur 26 est solidaire de la tige 13 et se déplace devant le plateau 31. Il est évident que ces déplacements se feront suivant les deux flèches F3 et F4, en fonction du déplacement de l'organe 23 dans les deux sens qui lui sont assignés.
Ce dispositif peut trouver des applications multiples et du même type que celles indiquées en ce qui concerne le mode d'exécution de la figure 6.
Dans la figure 8 on a choisi l'exemple d'un organe mobile jouant le rôle d'un compresseur. D'une manière schématique on a indiqué en 33 un moyen de commande tournant, par exemple dans le sens de la flèche F5. Cet organe est relié par une biellette 34 à une manivelle 35 solidaire d'une tige 13. Cette dernière ainsi que son tube 9 sont supportés par un palier 36 prévu dans le carter 1. Le tube 9 est soudé à ce carter en 39, tandis qu'à son autre extrémité il est fixé ainsi que la tige 13, en 37, sur une manivelle 38 reliée, ou plus exactement, articulée en 40 et .41 sur deux bielles 42 et 43 appartenant chacune à un piston 44 et 45.
Sous l'effet de la rotation imprimée par le moteur 33, la tige 13 tourne tantôt dans le sens de la flèche F6, tantôt dans celui de la flèche F7, ce qui se traduit par un mouvement de va-et-vient des pistons 44 et 45 suivant les flèches F8 et F90
Suivant la variante de la figure 9, on utilise trois tubes de torsion 9, 9', 9" soudés entre eux. Cette solution est très avantageuse lorsque l'angle de torsion risque d'être grand et lorsque l'espace disponible oblige à diminuer la longueur des tubes. Ainsi la torsion se transmet d'un tube à l'autre et finalement à la ige 13.
Suivant l'exemple de la figure 10, le tube de torsion 50 est emmanché ou fretté à l'une de ses extrémités en 51 dans un alésage 52 prévu à l'extrémité d'une portion tubulaire 53 de l'enceinte étanche du dispositif laquelle est dési- gnée d'une manière.générale en 54. L'autre extrémité 55 du tube 50 est emmanchée ou frettée sur un épaulement 56 d'un deuxième tube de torsion 57 disposé à l'in- térieur du premier, et coaxialement l'autre extrémité 58 de ce tube 57 étant de son côté emmanchée ou frettée sur un épaulement 59 de l'élément 60 destiné à transmettre le mouvement.
L'emmanchement ou le frettage des tubes de torsion 50 et 57 à leurs extrémités peut être réalisé par le procédé de l'azote liquide ou autre procédé similaire connu dans l'industrie. Ces frettages ou emmanchements peuvent être éventuellement complétés par des soudures ou l'utilisation de joints d'étanchéité pour parfaire l'étanchéité aux extrémités de ces tubes de torsion.,, et également par un crantage pour l'entraînement en rotation du tube de torsion par l'élément de transmission.
L'utilisation de deux tubes concentriques tels que 50 et 57 permet, comme dans le cas d'un des modes de réalisation décrits dans le brevet principale d'augmenter notablement l'angle de torsion ou la rotation transmise par l'élément 60 sans augmenter l'encombrement du dispositif. De préférence on choisit ces tubes 50 et 57 de telle sorte qu'ils aient même moment d'inertie polaire et travaillent tous deux dans les mêmes conditionso
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On peut utiliser soit des tubes de torsion à parois simples analogues à celui représenté en 50a à la figure 12, soit des tubes de torsion à parois mul- tiples analogues à ceux représentés en 50b et 50c aux figures 13 et 14 respective- ment.
Ces tubes présentent une ou deux portions tubulaires concentriques 61 cons- tituées par un repli vers l'intérieur de leur paroi extérieure. Ils peuvent être obtenus par moulage et être en toute matière appropriée, métal, matière synthétique caoutchouc etc..
Il y a parfois intérêt à utiliser des matériaux ayant une certaine élasticité pour permettre de réduire au maximum l'effort nécessaire pour vaincre l'effort de torsion; cela se répercute sur la puissance utile¯par une économie due à une diminution du prix au kilowatto
Ils peuvent être notamment en matières synthétiqués.telles que. celles connues sous le nom de rilsan, téflon etc..
Les tubes de torsion prévus en matières plastiques ou en caoutchoucs divers peuvent être armés pour pouvoir résister le cas échéant aux pressions ou aux différences de pressions qui seraient supérieures à celles que pourraient supporter le ou les tubes de torsion sans être armés, tout en conservant l'élasti- cité à la torsion.
Un tube tel que 50b est utilisé dans le mode de réalisation de la figure 11. Le carter 62 de ce dispositif forme deux cavités intérieures 63 et 64 que lon-supposera par exemple être en dépression tandis que l'espace intérieur 65 délimité par la paroi du tube de torsion 50b sera supposé être à la pression atmosphérique
La pièce 50b,en raison de la différence de pression à laquelle est soumise sa paroi, possède de ce fait une certaine rigidité tout en pouvant néanmoins se déformer angulairement de manière à permettre à l'élément de transmission 60 sur lequel est calée une manivelle ou analogue 66, de transmettre à cette manivel- le le mouvement de va-et-vient d'un organe calé sur l'autre extrémité 67 de l'élé- ment 60.
Cette dernière disposition a l'avantage d'éviter une trop grande ab- sorption d'énergie tout en assurant une parfaite étanohéité de l'enceinte 620
Dans ce même mode de réalisation de la figure 11, on voit que la piè- ce 50b est fixé-eg d'une parts, sur le carter 62 par une collerette extérieure 68 coiffée par un chapeau 69 lui-même maintenu sur la carter par des vis ou boulons 70, et d'autre part, sur l'élément 60 par une collerette intérieure 71 qui est coincée entre un épaulement 72 de cette pièce 60 et une bague de serrage 73 main- tenue par un écrou de serrage 74 vissé sur l'extrémité filetée de l'élément 600
On a désigné en 75 et 76 deux bagues formant palier respectivement pour l'une des extrémités 77 de la tige 60 et le moyeu 78 de la manivelle 66.
Suivant le mode de réalisation de la figure 15, l'élément de transmis- sion 60 porte, à l'une de ses extrémités,une biellette 79 à mouvement alternatif et à son autre extrémité$ un secteur denté 80 qui entraîne, par l'intermédiaire d'un pignon 81, un arbre intermédiaire 82. Le tube de torsion 50 est emmanché d'une part sur l'élément de transmission puis soudé en 50', et d'autre part sur le carter 62 auquel il est soudé en 50".
Sur l'arbre intermédiaire 82 sont montés deux pignons de renvoi 83, 83' par l'intermédiaire de roues à cliquets ou analogues 84, 84' respectivement, montées en sens inverse . La roue denrée 83 engrène avec un pignon 85 calé sur l'arbre intermédiaire 86 qui porte un pignon 85' transmettant le mouvement de rotation à un pignon 87 calé sur l'arbre récepteur 67'.De son côtélepignon 83'engrène directement avec le pignon 87.
On voit qu'avec ce mode de montage, un mouvement de rotation alternatif de la biellette 79 se traduit par un mouvement de rotation toujours dans le même sens, de l'arbre 87', la transmission se faisant lors de la rotation dans le sens de la flèche f, par les pignons 83' et 87, le pignon 83
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faisant roue libre, et, dans le sens delà flèche g, par les pignons 839 85, 85' et 87, le pignon 83' faisant roue libreo
Les roues à cliquets qui sont du type représenté en détail à la figure 7 peuvent être remplacées par des dispositifs d'un autre type,par:
exemple analo- gues à ceux représentés pour la roue dentée 83a de la figure 17, les cliquets étant remplacés par un ensemble de billes ou rouleaux 88 qui sont montés entre la surface extérieure de l'arbre 82 et le fond d'évidements 89 prévus dans la roue 83ao La disposition de ,ces billes ou rouleaux est telle que sous l'action de res- sorts 90 disposés dans e fond de ces logements 89, ces -billes ou rouleaux 88 tendent à venir se coincer entre l'arbre 82 et le fond de ce logement 89. On voit que dans ce cas l'entraînement de l'arbre 82 par une roue telle que 83a se fait lorsque celle-ci tourne dans le sens de=la fièche f,tandis qu'une rotation inverse dans le sens de la flèche ±1 dégage les billes.ou rouleaux 88 et permet à la roue 83a de tourner librement sur l'arbre 82.
Suivant la puissance à trans- mettre, on peut avoir plusieurs articulations à la bielle de commande 79, et également plusieurs roues libre en parallèle telles que 83, 83'.
On peut éventuellement, suivant une variante, monter deux roues li- bres telles que 83 et 83' sur deux arbrep de renvoi distincts.
On peut naturellement imaginer d'autres variantes que celles qui viennent d'être décrites suivant la nature et l'amplitude du mouvement à trans- mettre.
C'est ainsi que dans la variante des figures 16 à 24, l'organe de transmission 60 doit commander une rotation toujours dans le même sens d'un arbre 92 à partir d'un arbre moteur 91. A cet effet, il est relié à l'une de ses extré- mités à l'arbre récepteur 92 par l'intermédiaire d'une roue à cliquet 93. A son autre extrémité, il forme une roue à denture intérieure 94 en regard de laquelle pivote un doigt d'enclenchement 95 monté coulissant dans un orifice radial 96 ménagé à l'extrémité de l'arbre moteur 91. Ce doigt d'enclenchement est appliqué constamment par une saillie 95a contre la denture intérieure de la roue 94 par un ressort 97.
Ce doigt 95 présente une deuxième saillie 95b évoluant, lors de la ¯rotation de l'arbre 91 en regard d'une partie crantée 98ou came circulaire in- térieure ménagée dans..la pièce de fermeture 99. La distance angulaire séparant deux saillies successives 98a de cette partie crantée correspond sensiblement à l'angle de torsion maximum admissible pour le tube de torsion 50.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant :
L'élément de transmission 60 est entraîné par l'arbre 91 dans le sens de la flèche h (figure 23) tant que la saillie 95bdudoigt 95 se-trouve en regard d'une encoche 98b de la partie crantée 98 (figure 20). Dès que la saillie 95b s'engage sous une saillie 98a, le doigt 95 est repoussé dans le fond de son logement et sa saillie 95a se dégage de la denture de la roue 94. Cette dernière, libérée, permet au tube de torsion 50 de se détordre et pivote alors en sens inverse en entraînant l'élément de transmission 60 dont la rotation inverse est autorisée par la roue à cliquet 93.
Dès que la saillie 95b du doigt 95 revienten regard d'une nouvelle encoche 98b de la partie crantée 98, la saillie 95a revient en prise avec la denture 94 et l'élément de transmission est à nouveau entraîné. On voit que le mouvement de rotation continu de l'arbre moteur 91 se traduit par un mouvement de rotation intermittent, et toujours de même sens de l'arbre récepteur 92.
On pourrait sans inconvénient, suivant la puissance à transmettre utiliser plusieurs dispositifs d'enclenchement à action intermittente du type ci-dessus ou, dans un même dispositif, plusieurs doigts d'enclenchement tels que 05
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Suivant la variante de la figure 25, le tube de torsion 50 réalise l'étanche té d'un dispositif de transmission transformant le mouvement de rotation alterna- tif d'une biellette motrice 100 en un mouvement alternatif de translation de l'é- lément 60.
A cet effets le tube de torsion 50 est fixé à l'une de ses extrémités sur une douille ou analogue creuse 101 munie d'une denture intérieure 102 avec laquelle est en prise un pignon 103 calé sur l'axe de pivotement 104 de la biel- lette 1000 L'une des extrémités 1. 05 de l'élément 60 est filetée et vissée dans la douille 1019son autre extrémité ..106 étant montée coulissante dans un alésage 107 et calée en rotation par une clavette ou autre 1080 On voit que ce mode de montage provoque, lors de l'oscillation de la biellette 100 autour de son axe, un déplacement longitudinal et alternatif de l'élément 600
Une disposition inverse de la précédente conduit au dispositif de la figure 26 où l'on retrouve les mêmes organes que dans le', cas de la figure 16, mais où l'élément 60 déplacé en translation suivant un mouvement de va-et-vient,
en- traîne la biellette réceptrice 100 suivant un mouvement d'oscillation alternatif, le filetage 105 étant ici réversible.
Dans la variante de la figure 18, on utilise des tubes de torsion
50a, 50'a en matériaux quelconques, acier forgée matière plastique, perbunan, etc.. dont les molécules ou les fibres ont une orientation préalable hélicoïdale le pas des hélices étant fonction de l'élasticité de la manière. Cette orientation préalable de la matière des tubes de torsion permet par exemple dans le.cas où la torsion subie par le tube se fait en sens inverse du sens d'enroulement des héli- ces, d'obtenir une détersion des fibres à la fin du mouvement de torsion subi par le tube correspondant (tube 109) lequel a tendance alors à se gonflero Au repos, les fibres ou chaînes de molécules ce la matière reprennent leur forme en hélice (tube 110).
Par contre, lorsque la torsion subie par le tube se fait dans le même sens que le sens d'enroulement des hélices, l'effort de traction auquel est soumise la paroi du tube s'effectue suivant la direction des fibres, donc sur une plus grande longueur de paroi, ce qui permet un plus grand allongement de la matière, et par suite un angle de torsion plus important, ou encore, pour un angle de torsion donnée des allongements plus faibles. Enfin les forces de cohésion entre fibres orientées permettent au tube de mieux résister à la pression.
Dans le dispositif représenté à la figure 27, deux tubes de torsion
109, 110 du type ci-dessus sont montés sur le même élément de transmission 60 lequel..transforme le mouvement de rotation-alterné qui lui est communiqué par la biellette 100 en un mouvement de rotation de sens unique au moyen des deux roues à cliquets¯.111, 112 qui entraînent à tour de rôle l'arbre 116 par des oignons de renvoi 113, 114-.et despignons intermédiaires coaxiaux 114', 115. Les deux tubes de torsion 109, 110 sont montés en sens inverse, de telle sorte que la rotation de l'élément 60..s'accompagne quel que soit son sens, d'une torsion de l'un des tubes et d'une détorsion de l'autre comme illustré à la figure 27 pour le tube 110 et le tube 109 respectivement.
On pourrait envisager également, sans s'écarter de l'invention;, un dispositif analogue comportant deux ou un plus grand nombre de tubes d'étanohéité du type ci-dessus, concentriques les uns aux autreso Ces tubes:; qui n'ont aucun effort à transmettre, peuvent éventuellement jouer le rôle d'organes de rap- pel grâce à leur force élastique qui tend, après torsion, à les ramener vers leur position normale.
Il est bien évident que l'on peut imaginer de très nombreuses autres applications du procédé et du dispositif qui viennent d'être décrits sans, pour cette raison, sortir du cadre de l'invention.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécu- tion décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
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The present invention essentially relates to a mounting method and a device for transmitting or controlling from the outside or to the outside of a movement from or to movable members in a sealed enclosure containing a fluid at a pressure. and at any temperature.
It is always very difficult to be able to drive a member or a motor assembly located in a fluid medium at any pressure and at any temperature in absolute sealing conduits, just as it is very difficult to be able to monitor with observation of a real tightness the proper functioning of a movable mechanical member located in an enclosure or of being able to indicate at any time and in a reliable manner the position of said member, especially when in said enclosure circulates a fluid at a temperature and under a positive pressure or negative.
Likewise, it is often difficult to control limit switches making it possible to stop the motor member placed externally with respect to the fluid.
The aim of the present invention is essentially a simple and efficient method and device solving such difficulties.
The method according to the invention is remarkable, in particular, in that it consists in forming in the aforementioned enclosure a tunnel or continuous torsion tubular channel with sealed walls, intended to contain and serve as a passage for the controlling element. or transmitting said movement, and sealing the ends of said channel by permanently fixing, for example by welding, one of its ends to a wall of said enclosure and the other end to the aforementioned element
According to another characteristic of the invention, at least one torsion tube is placed in the enclosure containing the fluid and the moving member (s), the element transmitting or controlling by its rotation the desired movement is housed in this tube and the element is connected. definitely, for example by welding,
one of the ends of said tube to the wall of the aforementioned enclosure in which it is housed and the other end of said element transmitting or controlling the movement
The invention is also aimed at a device for putting into practice the above assembly method, which is remarkable, in particular in that it comprises a member forming a tight material torsion tube housed in the chamber containing the fluid and the components. aforementioned movable members and passing through at least one of the walls of said enclosure, the element transmitting or controlling the movements such as a rod for example, being arranged in said tube, one of the ends of the latter being fixed and closed d 'a sealed manner by a rigid connection, for example by welding, with the aforementioned element that it contains, while the other is also fixed in a definitive and sealed manner,
for example by welding, to the wall of the enclosure which it passes through.
According to another characteristic of the invention, a reduction device is interposed in the transmission going towards or coming from the aforementioned transmission element so as to reduce the angle of rotation of the torsion tube to an acceptable value.
It can be seen immediately that such an assembly offers in the first place the advantage of achieving a perfect seal without any possible leakage of the fluid due to the fact that the torsion tube is fitted and welded, on the one hand, by one end to the casing. fixed containing the movable member and, on the other hand, by its opposite end, to the transmission rod.
It is also useful to note that the assembly method according to the invention is capable of very numerous applications, among which one can cite, for example, compressors operating in an enclosure which must be sealed, the control means connecting the compressor to the 'motor unit) etc.
According to another example, such a method can be used for shutters, flaps, valves and valves in general, both to control the movement and to transmit it.
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In general, the method of the invention finds its application in all cases where a transmission or reception of movement must take place from / or towards a movable member moving angularly or longitudinally and located in any fluid medium located in a sealed enclosure.
Other characteristics of the invention will become apparent from the description which follows.
In the accompanying drawings, given solely by way of example - Figure 1 shows in elevation and axial section a control device according to the invention; - Figure 2 is a view on a larger scale, end, side lever control reduction mechanism, the housing being removed and the movable member assumed to be of the rotating type; - Figure 3 is an end view, side of the repeater housing; FIG. 4 is a section on a larger scale detailed on the repeater side; - Figure 5 is a similar section on the reduction mechanism side;
- Figure 6 is a longitudinal section of a control device according to the invention applied to a movable member moving longitudinally; FIG. 7 shows in perspective a variant of a control device according to the invention, applied to a movable member moving longitudinally; - Figure 8 is a similar view of another variant of the device according to the invention used as a movement transmitter; - Figure 9 shows in section and partially seen a device with multiple superimposed torsion tubes; FIG. 10 shows in longitudinal section a control device according to a variant; - Figure 11 shows in longitudinal section a control mechanism according to a variant of la.figure 10;
- Figures 12 to 14 'show in axial section torsion tubes according to three variants; - Figure 15 shows in perspective, and with cutaway along a longitudinal plane, a mechanism according to yet another variant; - Figures 16 and 17 show in cross section the detail of two free wheels that can be fitted to the device of Figure 15 according to two variants; - Figure 18 shows in longitudinal section a control mechanism according to a variant in the case of the transmission of a rotational movement always in the same direction; - Figure 19 is a cross section along the line XIX-XIX of the mechanism of Figure 18; - Figures 20 to 22 are cross sections similar to that of Figure 19 showing different positions of the drive members of this mechanism;
- Figure 23 is a cross section along the line XXIII-XXIII of Figure 18; - 'Figure 24 shows in perspective a drive finger of the mechanism of Figure 18;
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- Figures 25 to 27 show in longitudinal section three other variants of a control mechanism; FIG. 28 is a plan view of a twist tube with helical fibers illustrating the internal structure of this tube.
According to the exemplary embodiment shown in Figure 1, the device according to the invention comprises an enclosure 1 forming a housing containing any fluid in the space indicated by the reference number 2. Two movable members shown schematically at 3 and 3 'are for example integral with each other and fixed by a key 4 and a spacer 5 on ,, A hollow central shaft 6 housed by means of bearing surfaces 7 and 8 of the housing forming bearings.
Inside the hollow shaft 6 there is a tube 9, the two ends of which, for example, pass through the housing 1 The tube 9 is made of a sealed material and of such a nature that it can be considered as a tube. twist.
A spacer 10 rigidly maintains one of its ends while its other end ... is made integral with sealing of the wall of the housing, for example by a weld 11.
A transmission mechanism indicated schematically at 12 in figure 1 is connected to the end of the torque tube 9 which protrudes from the wall of the housing (see the right side of figure 1 and figure 5) A rod or the like 13 is housed inside the torsion tube 9 and is connected by one of its ends in a definitive and etanohe manner, for example, by a weld 14, to the corresponding end of the tube 9.
At its other end, the rod 13 is connected, for example, to a sector 15 (see also FIG. 3) or directly to an indicator needle cooperating with a pinion 16 integral with a contact 17 capable of moving on the studs. 18 connected by conductive wires to any control panel so as to be able to function as a position indicator for the moving parts 3 and 3 '.
It can be seen immediately that thanks to this assembly no leakage of fluid from space 2 is no longer to be feared. Indeed, one of the ends of the torsion tube is fixed in an etanohe manner to the casing thanks to the weld 11, while at its other end the tube is closed by its welding to the rod 13.
In order to prevent the angle of torsion of the tube from becoming too considerable, a means can be provided for reducing its angular displacement. In fact, the torsional movements of the tube 9 are controlled by the mechanism 12.
This mechanism can be a link 12 (see FIG. 2) connected to a set of three other links 19, 20 and 21, the last of which (21) can be articulated at 22 at a point eccentric with respect to the tube 9. This way of proceeding obviously makes it possible to reduce to a very great extent the angle of rotation executed by said torsion tube.
In the case of this embodiment, an electrical indicator device has been shown, but it is understood that any other means can be used as well as the assembly which has just been described can find its use in installations of any other nature.
It is perfectly logical to say that the application of the principle which has just been described can be made whenever it is a question of ordering from the outside of the moving parts placed in an enclosure filled with a fluid. , and vice versa when it comes to transmitting from such a speaker a movement to the outside.
In Figure 6, there is shown a different embodiment.
According to this example, the movable member 23 is capable of a longitudinal or linear movement. In this case, it is provided with a finger or a cleat 24 cooperating with a lever or other finger 25 provided on the rod. 13. The opposite end of this rod carries a needle or an indicator 26 showing at all times the exact position of the member 23. This member can for example be any valve and thanks to the present invention it thus becomes easy and easy. from
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indicate the exact position at all times without having to look around or carry out tedious and often complicated disassembly of the entire device.
In FIG. 7 a second variant has been shown. According to this example, the movable member 23 is capable of a linear back and forth movement along the arrows F1 and F2. It is provided with a rack 27 cooperating with a pinion 28 fixed to the tube 9 at 29, for example by welding. The transmission rod, ion 13 is also fixed in the same place to the aforementioned pinion. At its opposite end the tube 9 is fixed, for example, by welding at 30 to the casing 1, which carries a disc 31 fixed, for example, by supports 32 and 32 '. An indicator finger 26 is integral with the rod 13 and moves in front of the plate 31. It is obvious that these displacements will be done according to the two arrows F3 and F4, according to the displacement of the member 23 in the two directions which are there. assigned.
This device can find multiple applications and of the same type as those indicated with regard to the embodiment of figure 6.
In FIG. 8 we have chosen the example of a movable member playing the role of a compressor. Schematically, 33 indicates a rotary control means, for example in the direction of arrow F5. This member is connected by a link 34 to a crank 35 integral with a rod 13. The latter and its tube 9 are supported by a bearing 36 provided in the housing 1. The tube 9 is welded to this housing at 39, while at its other end it is fixed together with the rod 13, at 37, on a crank 38 connected, or more exactly, articulated at 40 and .41 on two connecting rods 42 and 43 each belonging to a piston 44 and 45.
Under the effect of the rotation imparted by the motor 33, the rod 13 turns sometimes in the direction of the arrow F6, sometimes in that of the arrow F7, which results in a back and forth movement of the pistons 44 and 45 following arrows F8 and F90
According to the variant of FIG. 9, three torsion tubes 9, 9 ', 9 "are used which are welded together. This solution is very advantageous when the angle of torsion is likely to be large and when the available space makes it necessary to decrease. the length of the tubes, so the torsion is transmitted from one tube to another and finally to rod 13.
According to the example of FIG. 10, the torsion tube 50 is fitted or shrunk at one of its ends at 51 in a bore 52 provided at the end of a tubular portion 53 of the sealed enclosure of the device which is denoted in a general manner at 54. The other end 55 of the tube 50 is fitted or hooped on a shoulder 56 of a second torsion tube 57 disposed inside the first, and coaxially l the other end 58 of this tube 57 being for its part fitted or shrunk on a shoulder 59 of the element 60 intended to transmit the movement.
The fitting or shrinking of the torsion tubes 50 and 57 at their ends can be carried out by the liquid nitrogen process or other similar process known in the industry. These hoops or fittings can optionally be supplemented by welds or the use of gaskets to complete the seal at the ends of these torsion tubes. ,, and also by notching for driving the torsion tube in rotation. by the transmission element.
The use of two concentric tubes such as 50 and 57 allows, as in the case of one of the embodiments described in the main patent to significantly increase the angle of torsion or the rotation transmitted by the element 60 without increasing the size of the device. Preferably, these tubes 50 and 57 are chosen so that they have the same polar moment of inertia and both work under the same conditions.
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Either single walled torsion tubes analogous to that shown at 50a in Figure 12 or multiple walled torsion tubes similar to those shown at 50b and 50c in Figures 13 and 14 respectively can be used.
These tubes have one or two concentric tubular portions 61 formed by an inward fold of their outer wall. They can be obtained by molding and be of any suitable material, metal, synthetic rubber material, etc.
It is sometimes advantageous to use materials having a certain elasticity to make it possible to reduce as much as possible the force necessary to overcome the torsional force; this has repercussions on the power used by a saving due to a reduction in the price per kilowatto
They can in particular be made of synthetic materials such as. those known as rilsan, teflon etc.
The torsion tubes provided in plastics or various rubbers can be reinforced to be able to withstand, if necessary, pressures or pressure differences which would be greater than those which the torsion tube (s) could withstand without being reinforced, while retaining the pressure. torsional elasticity.
A tube such as 50b is used in the embodiment of FIG. 11. The casing 62 of this device forms two internal cavities 63 and 64 which will be assumed for example to be in depression while the internal space 65 delimited by the wall. of torque tube 50b will be assumed to be at atmospheric pressure
The part 50b, due to the pressure difference to which its wall is subjected, therefore has a certain rigidity while still being able to deform angularly so as to allow the transmission element 60 on which is wedged a crank or analog 66, to transmit to this crank the back and forth movement of a member wedged on the other end 67 of the element 60.
This last arrangement has the advantage of avoiding too great an absorption of energy while ensuring a perfect etanoheity of the enclosure 620.
In this same embodiment of FIG. 11, it can be seen that the part 50b is fixed-eg on the one hand, on the casing 62 by an outer flange 68 capped by a cap 69 which is itself held on the casing by screws or bolts 70, and on the other hand, on the element 60 by an internal flange 71 which is wedged between a shoulder 72 of this part 60 and a clamping ring 73 held by a clamping nut 74 screwed onto the threaded end of element 600
At 75 and 76, two rings forming a bearing have been designated respectively for one of the ends 77 of the rod 60 and the hub 78 of the crank 66.
According to the embodiment of FIG. 15, the transmission element 60 carries, at one of its ends, a reciprocating rod 79 and at its other end a toothed sector 80 which drives, via the intermediate a pinion 81, an intermediate shaft 82. The torsion tube 50 is fitted on the one hand on the transmission element and then welded at 50 ', and on the other hand on the housing 62 to which it is welded at 50 ".
On the intermediate shaft 82 are mounted two idler gears 83, 83 'by means of ratchet wheels or the like 84, 84' respectively, mounted in the opposite direction. The food wheel 83 meshes with a pinion 85 wedged on the intermediate shaft 86 which carries a pinion 85 'transmitting the rotational movement to a pinion 87 wedged on the receiving shaft 67'. For its part, the pinion 83 'meshes directly with the pinion 87.
It can be seen that with this method of assembly, an alternating rotational movement of the connecting rod 79 results in a rotational movement always in the same direction, of the shaft 87 ', the transmission taking place during the rotation in the direction of arrow f, by pinions 83 'and 87, pinion 83
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freewheeling, and, in the direction of arrow g, by pinions 839 85, 85 'and 87, pinion 83' freewheeling
The ratchet wheels which are of the type shown in detail in Figure 7 can be replaced by devices of another type, by:
example analogous to those shown for the toothed wheel 83a of FIG. 17, the pawls being replaced by a set of balls or rollers 88 which are mounted between the outer surface of the shaft 82 and the bottom of recesses 89 provided in the wheel 83ao The arrangement of these balls or rollers is such that under the action of springs 90 placed in the bottom of these housings 89, these balls or rollers 88 tend to get stuck between the shaft 82 and the bottom of this housing 89. It can be seen that in this case the drive of the shaft 82 by a wheel such as 83a takes place when the latter rotates in the direction of = the arrow f, while a reverse rotation in the direction of arrow ± 1 releases the balls or rollers 88 and allows the wheel 83a to rotate freely on the shaft 82.
Depending on the power to be transmitted, there may be several articulations on the control rod 79, and also several freewheels in parallel such as 83, 83 '.
It is optionally possible, according to a variant, to mount two free wheels such as 83 and 83 'on two separate countershafts.
One can naturally imagine other variants than those which have just been described depending on the nature and amplitude of the movement to be transmitted.
Thus, in the variant of Figures 16 to 24, the transmission member 60 must control a rotation always in the same direction of a shaft 92 from a motor shaft 91. For this purpose, it is connected at one of its ends to the receiving shaft 92 by means of a ratchet wheel 93. At its other end, it forms an internal toothed wheel 94 opposite which a locking finger pivots 95 slidably mounted in a radial orifice 96 formed at the end of the motor shaft 91. This engagement finger is constantly applied by a projection 95a against the internal teeth of the wheel 94 by a spring 97.
This finger 95 has a second projection 95b evolving, during the rotation of the shaft 91 opposite a notched part 98 or internal circular cam formed in the closure part 99. The angular distance separating two successive projections 98a of this notched portion substantially corresponds to the maximum admissible torsion angle for the torsion tube 50.
The operation of this device is as follows:
The transmission element 60 is driven by the shaft 91 in the direction of arrow h (FIG. 23) as long as the projection 95bdudoigt 95 is located opposite a notch 98b of the notched portion 98 (FIG. 20). As soon as the projection 95b engages under a projection 98a, the finger 95 is pushed back into the bottom of its housing and its projection 95a disengages from the teeth of the wheel 94. The latter, released, allows the torsion tube 50 to untwist and then pivot in the opposite direction by driving the transmission element 60, the reverse rotation of which is authorized by the ratchet wheel 93.
As soon as the projection 95b of the finger 95 returns to face a new notch 98b of the notched part 98, the projection 95a comes back into engagement with the teeth 94 and the transmission element is again driven. It can be seen that the continuous rotational movement of the motor shaft 91 results in an intermittent rotational movement, and always in the same direction of the receiving shaft 92.
One could without inconvenience, depending on the power to be transmitted, use several interlocking devices with intermittent action of the above type or, in the same device, several interlocking fingers such as 05
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According to the variant of FIG. 25, the torsion tube 50 produces the sealed tee of a transmission device transforming the reciprocating rotational movement of a driving rod 100 into an alternating translational movement of the element. 60.
For this purpose, the torsion tube 50 is fixed at one of its ends on a socket or the like 101 provided with an internal toothing 102 with which a pinion 103 is engaged, wedged on the pivot axis 104 of the connecting rod. - lette 1000 One of the ends 1.05 of the element 60 is threaded and screwed into the sleeve 1019 its other end. 106 being slidably mounted in a bore 107 and locked in rotation by a key or other 1080 We see that this mounting method causes, during the oscillation of the rod 100 about its axis, a longitudinal and reciprocating displacement of the element 600
A reverse arrangement of the previous one leads to the device of Figure 26 where we find the same members as in the ', case of Figure 16, but where the element 60 moved in translation following a back and forth movement ,
drives the receiving link 100 in a reciprocating oscillation movement, the thread 105 being here reversible.
In the variant of figure 18, torsion tubes are used
50a, 50'a of any materials, forged steel plastic, perbunan, etc., the molecules or fibers of which have a prior helical orientation, the pitch of the helices being a function of the elasticity of the manner. This prior orientation of the material of the torsion tubes makes it possible, for example, in the case where the torsion undergone by the tube is done in the opposite direction to the direction of winding of the helices, to obtain a debridement of the fibers at the end of the torsional movement undergone by the corresponding tube (tube 109) which then tends to inflate. At rest, the fibers or chains of molecules in this material resume their helical shape (tube 110).
On the other hand, when the torsion undergone by the tube is done in the same direction as the direction of winding of the helices, the tensile force to which the wall of the tube is subjected is carried out in the direction of the fibers, therefore over a more long wall length, which allows a greater elongation of the material, and consequently a greater torsion angle, or again, for a given torsion angle, lower elongations. Finally, the forces of cohesion between oriented fibers allow the tube to better resist pressure.
In the device shown in figure 27, two torsion tubes
109, 110 of the above type are mounted on the same transmission element 60 which ... transforms the alternating-rotational movement communicated to it by the connecting rod 100 into a one-way rotational movement by means of the two ratchet wheels ¯.111, 112 which in turn drive the shaft 116 by return pinions 113, 114-. And coaxial intermediate gears 114 ', 115. The two torsion tubes 109, 110 are mounted in the opposite direction, in such so that the rotation of the element 60 ... is accompanied, whatever its direction, by a twisting of one of the tubes and an untwisting of the other as illustrated in figure 27 for the tube 110 and tube 109 respectively.
One could also envisage, without departing from the invention ;, a similar device comprising two or a greater number of etanoheity tubes of the above type, concentric with each other. These tubes :; which have no effort to transmit, can possibly play the role of return members thanks to their elastic force which tends, after twisting, to bring them back to their normal position.
It is quite obvious that one can imagine very many other applications of the method and of the device which have just been described without, for this reason, departing from the scope of the invention.
Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example.