Dispositif hydraulique avec cylindres radiaux. La présente invention a pour objet un dispositif hydraulique avec cylindres radiaux, pouvant fonctionner alternativement comme pompe et comme moteur, comportant des moyens pour faire varier la cylindrée et des moyens pour le guidage des pistons.
Ce dis positif est caractérisé en ce que la variation de la cylindrée est déterminée par la combi naison de deux excentriques, l'un porté par l'arbre fixe, tandis que l'autre, susceptible d'être déplacé et réglé sur le premier, à vo lonté, de façon à faire varier l'excentration résultante, commande radialement les pis tons par l'intermédiaire de bielles reliées chacune à une biellette de guidage qui main tient la bielle correspondante dans une posi tion sensiblement parallèle au rayon partant du centre de l'arbre de commande et passant par l'axe du piston - correspondant, chaque biellette étant, à cet effet, articulée sur le bâti des pistons par son extrémité opposée à l'ex trémité qui reçoit la bielle.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente une coupe partielle, axiale d'une pompe à cinq cylindres rotatifs construite suivant la présente invention; La fig. 2 représente une vue par bout et en coupe partielle, du côté où s'opère la commande de la variation de cylindrée; La fig. 3 représente, du côté gauche, une demi-coupe transversale par le plan commun aux axes vue par l'axe des cylindres et des pistons, et, du côté droit, une demi-coupe passant par le doigt de commande de l'ex centrique mobile; La fig. 4 est une vue de détail d'une bielle et biellette de guidage;
La fig. 5 représente une autre forme d'exécution de ce dispositif de guidage; La fig. 6 représente une variante d'exécu tion dans laquelle plusieurs groupes de cy lindres sont montés en parallèle selon un mode connu. Sur les fig. 1 à 3, 1 est un arbre destiné à actionner la pompe; cet arbre peut tourner quand on lui applique une force motrice con venable.
Lorsque le dispositif fonctionne, au contraire, comme moteur, l'arbre 1 transmet la puissance fournie par le dispositif à un autre dispositif, quelconque, à mouvoir. 2 est un plateau solidaire de l'arbre 1 et concentri que à ce dernier. 3 est un palier constitué par un roulement à billes; 4 est un flasque supportant ce palier. 5 désigne le corps des cylindres angulairement solidaires du pla teau 2 et, par conséquent, de l'arbre 1. 6 est un arbre fixe coaxial à l'arbre 1. 7 est un premier excentrique solidaire de cet arbre 6.
8 est un palier constitué par un roulement à billes; ce palier permet la libre rotation de l'ensemble mobile sur l'excentrique 7 et, par conséquent, la rotation de 1, 2 et 5 autour de l'arbre fixe 6. 9 est un aute palier, sem blable au palier 8. et destiné au même but. 10 est un second excentrique pouvant être déplacé autour de l'excentrique 7, de façon à faire varier l'excentration résultante. 11 est un palier (à rouleaux), 12 est un chemin de roulement annulaire pouvant, grâce à. la pré sence du palier 11., tourner librement sur l'excentrique 10.
13, 13a... 13d sont les galets d'un disposi tif de guidage qui sera décrit plus loin (fi gures 4 et 5); ces galets guidés par le che- min de roulement 12 sont solidaires des biellettes représentées en 14, 14a... 14d. 15, 15a... 15d sont les bielles des pistons 16 à 16d qui peuvent se déplacer dans des cy lindres, respectivement 17 à 17d. Chacun de ces cylindres est fermé par un bouchon 18 formant culasse du piston 17.
19 désigne une des canalisations faisant communiquer les cylindres avec le distribu teur 20, fig. 1, est un bouchon; 21 une des vis pointeau auxquelles on peut accéder en dévissant le bouchon .20; ces vis permettent d'évacuer l'air lors de la mise en service. 22 est un carter auquel est fixé le flasque 4 et 23 est un flasque fixé au carter 22. 25 et 26 sont des rondelles obturatrices destinées à éviter les fuites;
27 représente le distribu teur autour duquel tourne le corps 5 des cy, lindres. 28 est une première chambre annu laire formant chambre de refoulement lors que le dispositif fonctionne comme pompe, et chambre d'échappement quand le dispositif fonctionne en moteur. 29 est une deuxième chambre annulaire correspondant à l'aspira- tion dans le cas du fonctionnement comme pompe, et à l'admission dans le cas du fonc tionnement en moteur. 30 est une canalisa tion communiquant avec la chambre 28;
31 une seconde canalisation communiquant avec la chambre 29, 32 est une clavette fixant le)' distributeur sur un arbre tubu.. laire 38, lequel peut tourner sur l'arbre fixe 6; le distributeur accompagne donc le déplacement angulaire de l'arbre 33; celui-ci se termine par un doigt ou toc 34;
3'5 est une saillie fourchue, solidaire de l'ex centrique 10, et entrainé par le doigt 34 lors que l'arbre tubulaire 33 est actionné; 36 est une roue de vis sans fin angulairement soli daire de l'arbre tubulaire 33; 37 sont des vis de fixation de la roue 36 sur l'aïbre 33; 38 est un carter formant flasque et fixé sur le flasque 23; 39 est un flasque fixé sur ce carter 38; 40 est une clavette rendant l'arbre 6 solidaire des flasques fixes 39-38-23-22 et 4; cette cla vette interdit tout mouvement de rotation de l'arbre 6; 41 est un écrou avec contre-écrou fixant l'arbre 6;
42 est un cuir embouti des tiné à éviter les fuites de liquide hors de la chambre 29; 43 est une vis sans fin, en prise avec la roue dentée 36 et mauoeuvrée par un volant 44.
On peut également commander la roue 36 à l'aide d'un servomoteur, et assurer ainsi l'automaticité de cette commande, s'il est né cessaire, ce servomoteur étant alors lui- même commandé par le moyen de relais ma- nométriques, ou dynamométriques ou tout autre organe convenable.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Si l'arbre 1 est mis en rotation par une force motrice convenable, il entraîne dans son mouvement, le plateau 2, lequel à son tour en traîne le corps 5 des cylindres 17; par consé quent, les cylindres prennent un mouvement de rotation autour de l'arbre fixe & .
On supposera d'abord que la disposition relative des excentriques 10 et 7 correspond à l'excentration maximum qui peut être ob tenue (comme on l'a supposé sur le dessin); dans ce cas, les pistons 16 à 16d, sollicités radialement par l'excentrique, et guidés par exemple par un dispositif semblable à celui qui sera décrit plus loin, parcourent à chaque tour, dans leurs cylindres respectifs, une course de compression et une course d'aspira tion; la longueur commune de ces deux cour: ses est fonction de l'excentration résultante entre 7 et 10.
Si maintenant on suppose que, en agissant sur le volant 44, lequel entraîne la vis sans fin 43 et la roue '36, on fasse tourner l'arbre tubulaire 3-â, l'excentrique 10 sera entraîné dans ce mouvement de rotation, grâce à. l'ac tion du doigt 34 sur la saillie fourchue 35 solidaire de 10; étant donné que ce dernier est également excentré sur l'excentrique 7, lorsqu'un demi-tour aura été ainsi effectué, la génératrice située au point d'excentration maximum de 10 coïncidera avec la généra trice située au point d'excentration minima de 7. A ce moment, l'excentrique 10 sera coaxial aux arbres 1 et 6. Les pistons ne subiront plus aucun déplacement radial et, par suite, le dé bit de la pompe sera réduit à zéro.
On con-@ çoit aisément qu'entre ces deux dispositions relatives, extrêmes, des excentriques 7 et 1.0, on pourra adopter l'une quelconque des po sitions intermédiaires; ainsi le débit pourra passer, d'une manière absolument progressive, de zéro à sa valeur maximum.
On conçoit aussi que plus on diminue la valeur de l'excentration effective, plus le bras de manivelle que forme l'excentrique par rap port à l'arbre 1 diminue de longueur; par conséquent, l'effort sur les pistons, et, avec cet effort, la pression fournie par la pompe, augmenteront dans les mêmes proportions.
On voit donc qu'il est possible, tout en appliquant à l'arbre d'entraînement 1 un cou- ple constant, d'obtenir une pression et un dé bit variables, fonctions inverses l'un de l'au tre, cette variation étant obtenue très sim plement en agissant sur le volant 44.
Dans le cas de fonctionnement en moteur, pour une pression constante fournie à la chambre d'admission 29, on peut obtenir une gamme de vitesses progressives depuis une vitesse minimum correspondant à l'excentra- tion maximum, jusqu'à une vitesse maximum correspondant au point pour lequel l'excen- tration est minimum.
Il y a lieu d'insister sur le fait que le distributeur 27 est fixé sur l'arbre tubulaire 33 et qu'il se déplace avec ce dernier lors qu'une modification de la valeur d'excentra- tion est opérée; cette solidarisation est néces saire car, lors de la manoeuvre de l'excentri que, les points morts du système se d6pla- cent d'une quantité égale au déplacement an gulaire de l'excentrique, le mouvement étant circulaire.
Le mode de fonctionnement qui vient d'être décrit, est connu dans sa ligne générale schématique, et il est appliqué à des pom pes et moteurs hydrauliques.
Les pièces excentrées ne tournant pas, l'équilibrage-du système est parfaitement as suré; en outre, pour chaque position de l'ex centrique déplaçable, la distribution demeure automatiquement réglée.
On a vu quo dans ce dispositif l'excen tration est assurée par rotation d'une pièce cylindrique sur une autre pièce cylindrique; étant donné que tous les. points de la péri phérie de ces deux pièces demeurent en con tact, une répartition rationnelle des efforts transmis se trouve constamment assurée.
Dans l'exemple décrit, on a supposé que l'excentration peut varier de zéro à un maxi mum.
On pourra de même, en établissant les ex centriques de telle façon que l'un ait une va leur d'excentration supérieure à celle de l'au tre, obtenir pendant un demi-tour de l'excen trique mobile et en partant de la course maxima, une autre course maxima, en sens inverse, en passant par un point où l'excen- tration sera nulle; ainsi on pourra obtenir l'inversion du sens de circulation du fluide dans les canalisations aboutissant à l'appa reil.
On décrira maintenant le dispositif de gui dage des pistons employé dans cette forme d'exécution.
Il. y a lieu de remarquer que si les pis tons reposaient simplement sur le chemin de roulement et étaient munis de galets s'inscri vant dans ledit chemin, ils seraient soumis à, un mouvement alternatif dont la course se rait égale à, l'amplitude du mouvement de translation imposé par l'excentrique 10.
Toutefois, pendant leur course, ces pis tons seraient en outre soumis à une force elle- même fonction, d'une part, de l'amplitude de ce mouvement et, d'autre part, de la pres sion du liquide refoulé; on conçoit qu'ainsi l'usure des corps cylindriques et des pistons seraient rapides. On pourrait atténuer cette usure en munissant ces pistons de bielles at taquées directement par une couronne rempla çant le chemin de roulement 12; pour éviter le renversement des bielles, on devrait alors relier l'une d'elles directement à cette cou ronne;, ce dispositif est connu et appliqué couramment.
Malgré ces dispositions, les bielles repren draient, dans la majeure partie de leur course, une position oblique par rapport à l'axe des pistons; la force qui sollicite ces pistons étant perpendiculaire à, leur axe, les deux forces auront une résultante qui ten dra encore à, appliquer le piston contre la pa roi du cylindre suivant une de leurs généra trices, de sorte que l'usure des cylindres sera encore très rapide; pour atténuer pratique ment cette usure, on sera conduit à diminuer la valeur de la résultante précitée et, dans ce but, à diminuer la valeur de l'angle maxima que forme l'axe de la bielle pendant sa course, par rapport à l'axe du piston.
On serait ainsi conduit à prévoir des bielles relativement longues; ce qui entraîne rait une augmentation de l'encombrement et du poids. Ces deux solutions sont connues et couramment appliquées; elles n'ont été rap pelées ici que dans un but comparatif polar mieux faire apparaître les caractères avanta geux de la forme d'exécution décrite ci près. Celle-ci supprime en effet les effets nuisibles signalés et ce par la disposition sui ; ante (voir spécialement les fig. 4 et 5) La biellette 14,... 14a de chaque piston est articulée en 47,... 47a sur un axe solidaire du corps 5.
Elle s'appuie sur le chemin de roulement 12 dans lequel elle est guidée par les galets 13. Chacun des axes de ces galets coïncide sensiblement avec l'axe du piston 16 corres pondant à cette biellette; la bielle 15 est elle- même emprisonnée au pont de coïncidence précité, à l'aide d'une rotule R' fixée par les pièces 48 et 49 et les vis 50, 51.
La bielle 15 est elle-même reliée au pis ton 6 à l'aide d'une seconde rotule R@, empri sonnée dans son logement à l'aide d'une vis 56. On pourrait tout aussi bien remplacer les articulations R' <I>et</I> RZ, à rotule, par des axes et bagues, ou par tout autre dispositif rem plissant le même but. On conçoit que le mou vement d'oscillation de chacune des bielles sera très faible; il aura pour amplitude la demi-flèche d'un arc dont la corde sera fonc tion de la course du piston et du rayon dé crit par la biellette 14, lequel est, lui-même, fonction de la distance entre l'axe 47 et le point d'appui des galets sur le chemin de rou lement.
A titre d'exemple, si l'on considère une course de piston de 20 mm, et une bielle de 40 mm de longueur, avec divers systèmes de montage, connus qui ont été rappelés ci- dessus, l'angle maxima, visé précédemment, est égal à 12 .
Si, au contraire, on applique le dispositif décrit et représenté, en conservant les mê mes valeurs pour la course des pistons et la longueur des bielles, et si on utilise une biel- lette de 90 mm d'entre-axe (entre galets et point de pivotement), la valeur maxima dudit angle est réduite à. 1,5 ; la résultante ten dant à. appliquer le piston contre le cylindre et, par conséquent, les causes d'usure de ce dernier, se trouvent réduites dans les mêmes proportions. Ces chiffres montrent l'avantage pratique considérable du dispositif représenté.
La fig. 5 représente une autre forme d'exécution des biellettes. Dans cette variante, chaque biellette 14 pivote à l'intérieur d'une bague 52 emprisonnée dans le corps 5. Son extrémité opposée est tubulaire et la rotule R' est emprisonnée entre deux pièces hémisphé riques jumelles 53, 54 et maintenues en place par la vis 55.
Enfin la fig. 6 montre une variante dans laquelle le montage type des fig. 1 à 5 est appliqué à une pompe composée de deux grou pes de cylindres, ou plus, fonctionnant en parallèle; sur cette figure on a représenté trois cylindres 17, 17', 17", fonctionnant en parallèle; si le débit d'un cylindre est égal à une valeur D., le débit total du groupe est égal à 3. D. Ce mode de groupement est d'ail leurs, connu et il n'est cité ici qu'à titre d'exemple d'application de l'invention. De même le nombre des cylindres d'un même groupe et la disposition de ces cylindres peut varier.