Dispositif d'accouplement hydraulique. La présente invention a pour objet un @dis- positif -d'accouplement hydraulique du type cinétique.
Il est connu de régler le degré de rem plissage d'un accouplement hydraulique en prévoyant des aubes à l'extérieur de l'enve loppe rotative, de manière à forcer le liquide qui a été rejeté du circuit hydaulique de l'accouplement, radialement vers l'extérieur par -la force centrifuge, clans un récipient se trouvant au-dessus de l'accouplement, le li quide pouvant couler,de -ce récipient, par gra- @,ité, en revenant dans -le circuit hydraulique.
Ces dispositifs ont utilisé l'énergie cinétique du liquide qui se trouve à l'intérieur de l'ac couplement, pour transporter le liquide vers la chambre de travail et à partir de cette chambre. Cependant, ces @dispositifs nécessi tent des enveloppes figes disposées autour des accouplements et -des aubes, -de telle sorte que le refroidissement des accouplements est em pêché et il est nécessaire de prévoir habituel lement un appareil de refroidissement indé- pendant. Cet appareil de refroidissement est toujours compliqué et coûteux.
Il -est désirable, dans bien des buts, -d'em ployer un récipient élevé pour avoir la hau teur nécessaire de liquide et le procédé men tionné ci-dessus de transport :du liquide en traîne une grande consommation d'énergie, du fait de la grande résistance par frottement provenant des grandes surfaces en contact. avec le liquide :se déplaçant à grande vitesse périphérique.
Le but de la présente invention est de prévoir, pour le remplissage et pour le vidag(# du circuit de travail -d'un accouplement hy draulique, à n'importe quel degré désiré, des moyens qui ne présentent pas les désavanta ges mentionnés ci-dessus.
Les moyens selon la présente invention permettent en particulier à la surface supé rieure de l'accouplement lui-même de tour ner en contact avec l'air, en produisant ainsi un refroidissement automatique effec tif. Le dispositf selon 'la présente invention est caractérisé par un organe de transfert placé à l'intérieur d'une partie tournante de l'accouplement, cet organe de transfert étant susceptible d'agir sur le liquide de l'accou plement et employant l'énergie de la force vive de ce liquide, pour le retirer -du circuit actif -de d'accouplement, et par cela réduire la quantité de liquide contenu à son inté rieur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes -d'exécution de l'ob jet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe en élévation d'un accouplement .du type Fôttinger alimenté en liquide au moyen,du -dispositif qui fait l'ob jet .de l'invention, les conduites reliant l'ac couplement à une chambre-réservoir exté rieure, cette chambre -elle-même n'étant pais représentée, tandis que les fig. 3 et 4 mon trent schématiquement le dispositif général de la -machine menante,- l'accouplement, la machine menée et les conduites allant de l'accouplement au réservoir qui il'alimente en liquide,
par l'effet d'une pression dans le cas de la fig. 3 et par -l'effet de la gravité dans le cas de la fig. 4; La fig. 2 est une vue en bout, certaines parties de l'accouplement étant supposées en -levées; La fig. 5 est une vue de détail, en coupe et élévation, d'une autre forme d'exécution;
La fig. 6 est une vue de bout d'une par tie du mécanisme représentée à la fig. 5, et La fie. 7 -est une coupe en élévation d'une troisième forme d'exécution.
En se référant aux fig. 1 et 2, 1 est un arbre -de moteur (au autre arbre menant), sur lequel est claveté un manchon 2 sur le quel est boulonné à son tour le rotor menant 3 -de l'accouplement. Sur ce dernier sont bou lonnées la chemise intérieure 5 et la chemise extérieure 6, toutes 'les- deux tournant avec l'arbre menant 1. Les boulons ne sont pas fi gurés. Le rotor mené 7 de l'accouplement est fixé par des vis 8 sur un manchon 9 portant un rebord et claveté sur l'arbre mené 10.
Entre les chemises 5, 6 se trouve formé un espace 11 qui peut être désigné par cham bre d'évacuation et dans lequel se trouve le tube fixe d'évacuation 12 qui constitue la pièce -de "transfert" qui sert à évacuer le 'li quide de-l'accouplement.
Ce tube est monté dans un manchon 13 fixe entourant le manchon 9 et boulonné sur le chapeau d'extrémité 14. Le tube 12 com munique à son extrémité inférieure avec des conduits 15 pratiqués dans le manchon 18 et qui, à la partie extérieure du manchon sont connectés avec une conduite de décharge 16 montée dans le manchon. Sur la face -du man chon 13 .opposée aux conduits 15. est percé un canal 17 qui, à son extrémité extérieure, communique avec une tubulure 18, montée dans le manchon, et par son extrémité interne avec des canaux 19 établissant une communi cation entre la conduite d'alimentation 18 et la chambre de travail de l'accouplement.
En tre l'extrémité extérieure du manchon 9 et le chapeau 14 est un anneau -de butée 20 qui tourne avec le manchon 9 par .rapport au cha peau 14, -en formant organe d'étanchéité et entre l'angle interne du carter extérieur 6 et le manchon 13 .est un anneau de butée ana logue 21 formant aussi organe d'étanchéité. Un ressort spirale 22 entre les extrémités in ternes des axes 1 et 10, avec une rondelle 23 et une bille interposée, sert à rendre étanche les anneaux de butée lorsqu'il n'y a pas de poussée hydraulique tendant à écarter l'au- bage moteur et le rotor l'un de l'autre, c'est à-dire lorsque l'accouplement est arrêté.
Un ou plusieurs canaux 35 sont prévus pour re lier la chambre d'évacuation 11 avec la chambre de travail. Ces canaux sont régla bles au moy .en des doigts ou pointeaux 36; les canaux 35 pourraient aussi être ouverts ou fermés à volonté par un mécanisme à soupa pes agissant, par exemple, à travers le man chon 13, pendant la rotation de l'accouple ment.
En se reportant à la fig. 3, -on voit en 25 la machine menante (gui peut, par exem ple, être un moteur électrique) accouplée à une machine menée 26 par un accouplement hydraulique 27 du genre ide celui ,de la fig. 1, la tubulure .d'évacuation est ralliée travers le tube @de -décharge 28, au réservoir 29, dans lequel la pression peut être élevée avant la mise en marche au moyen de la pompe à main 29A ou au moyen d'autres, dispositifs convenables.
La pression est maintenue ensuite auto matiquement à une valeur qui dépend des circonstances.
Un clapet de retenue 30 peut être prévu dans le tube 28, si -on le désire, et ]l'extrémité la plus basse du tube 28 peut déboucher au- dessous de la surface -du liquide dans le ré servoir 29, de sorte que le vidage .de l'accou plement puisse être facilité par un effet @de syphon. Le réservoir 29 est muni, pour \l'ali- mention de l'accouplement, d'une conduite 31 qui est reliée sur l'accouplement avec la tu bulure 18 (fig. 1).
Dans @la -conduite d'ali mentation 31 est une soupape de commande -de la vitesse 32 qui peut, si on le désire, être disposée à une certaine distance -de @la ma chine. Une soupape -de détente 33 peut être placée sur la conduite d'alimentation 31 pour maintenir une pression constante sur la sou pape de commande 32, ou bien le réservoir peut être muni dans le .même but d'une sou pape à air 33A, réglée à la pression convena ble.
Un clapet -de décharge 34 ouvert par un ressort ou par un poids est disposé dans le réservoir 29 pour faire baisser la pression quand la machine est arrêtée. Ce clapet de décharge peut être fermé quand 'l'accouple- ment est mis en marche, par un éleGtro- aimant relié au circuit .du moteur 25 ou par la pression dans la conduite @de .décharge 28 ou par tout autre moyen convenable.
Le fonctionnement,dudispositif (fig. 1 à 3) est le suivant: Quand l'aubage moteur 3 tourne, le li quide passe constamment suivant une loi prédéterminée, de 1a chambre de travail à la chambre,d'évacuation 11, entre '1'aubage mo teur et -le rotor à travers les canaux 35 et, par suite, de son choc contre l'extrémité ou- verte du tubed'évacuation 12, il est évacué à travers le tube de décharge 28 dans le ré servoir 29..
Cette perte de liquide par l'accouple ment, qui est peu importante, est continuel lement compensée par la conduite d'alimen tation 31.
A titre -d'exemple, avec les rotors tour nant à pleine vitesse, la chambre de travail étant pleine, le régime de perte correspon- ,dant à la pression centrifuge et à l'aire ef fective d'ouverture -des canaux 35 de com munication dépendant de la position des pointeaux 36 a été trouvé égal à 45 litres par minute. Aussi longtemps que la soupape de commande 32 est ouverte en grand, cette perte est telle que @la chambre de travail reste pleine.
En supposant alors que la soupape de commande :soit partiellement fermée, de sorte que le régime du remplissage soit de 35 li tres par .minute, la ,chambre de travail com mence à se vider et la vitesse de l'arbre mené tombe, par suite @de l'augmentation @du glissement entre 1'aubage moteur 3 et le ro tor 7. A mesure que la chambre de travail se vide, la pression centrifuge dans les ca- naux,de communication 35 tombe, avec pour résultat de faire décroître dans la chambre d'évacuation le régime ide la "perte".
Un point est rapidement atteint pour lequel 'le ré gime de perte équilibre 1e régime d'alimenta tion, à savoir 35 litres par minute dans l'exemple chiffré ci-dessus; le dispositif est alors stable à 7a vitesse réduite correspon dant au degré de remplissage de la chambre ,de travail et à 'la puissance transmise.
De façon analogue, si la position de la soupape de commande permet l'introduction ,de 25 litres par minute, l'accouplement se vide -à nouveau, jusqu'à ce que le régime de perte arrive .à -équilibrer le régime de rem plissage; la machine menée tournera alors à ce moment de façon stable à une nouvelle vi tesse réduite.
Dans les as où i7 est essentiel que la vi tesse change rapidement lorsque la position de @la soupape de commande varie, il est né cessaire que les canaux de communication aient une surface relativement grande, tan dis qu'en d'autres circonstances où une du rée, par exemple de 25-30 secondes, n'a pas d'importance, les canaux de communication peuvent être petits.
Il doit être mentionné que le tube d'éva cuation prend et transporte une certaine quantité d'air et d'huile et -d'autres liquides, dans le réservoir avec le résultat pratique que l'air entraîné ;sert à maintenir @la pres sion- au-dessus du liquide dans le réservoir. On a constaté qu'il était possible d'augmen ter considérablement l'entraînement de ,l'air en prévoyant à l'intérieur de la chambre 11 au voisinage de l'extrémité ouverte .du tube d'évacuation 12 des ailettes convenablement établies ou des passages étranglés- qui font subir au volume du liquide et d'air une ra pide succession de chocs contre l'extrémité ouverte du tube.
On a constaté -que la pression qui peut être développée ainsi dans le tube de dé charge est suffisamment élevée pour toutes les exigences du fonctionnement normal. La pression dans le réservoir est en effet très faible pendant la marche (par exemple -de 'l'ordre de quelques centaines de grammes par centimètre carré). La puissance consom mée due à la résistance -du -liquide contre l'extrémité du tube d'évacuation est de ce fait négligeable.
Des canaux convenables, de décompression ou des soupapes peuvent être prévus dans le carter de l'accouplement pour aider à l'éva cuation de l'air au moment du remplissage, mais ils ne sont, pas figurés au dessin.
Puisque la régulation de la vitesse est obtenue en faisant varier le glissement, il est visible qu'une réduction -de vitesse est accom pagnée par une chute de rendement, avec une élévation -de température correspondante du liquide.
L'effet -de refroidissement dû à la rota tion de d'aubage moteur en contact avec l'air extérieur a été trouvé satisfaisant dans la plupart des cas, mais il peut "être augmenté en ajoutant des ailettes de refroidissement. Si on le désire, pour un fonctionnement de longue,durée sous forte puissance,. et glisse ment élevé, l'accouplement peut être disposé dans un .carter étanche et être refroidi par de l'eau. Dans certains cas, l'arbre mené peut être relié à l'élément portant les chemises in ternes et externes 5 et 6, le moteur .étant re lié à l'autre élément.
Dans ce dispositif, le refroidissement est moins efficace quand la vitesse de l'arbre mené tombe, mais par ail leurs la vitesse -de réglage est améliorée puis que @la réduction du régime d'écoulement à travers les orifices de décharge 35 est af fectée à la fois par la réduction de ,la pres sion centrifuge due au vidage de la .chambre de travail et par la réduction de la pression centrifuge due à 1a chute de la vitesse -de l'arbre mené. Dans la plupart des cas, il est néanmoins préférabe que -le rotor menant et la chambre d'évacuation notent connectés à ,l'arbre menant.
Dans la variante représentée à la fig. 4, i1 est prévu un réservoir 37 fonctionnant par gravité. Le tube de décharge 28 de l'accou plement est disposé de façon à déboucher dans 1e haut -du réservoir 37, tandis .que la conduite d'alimentation 31 a son embouchure normalement à niveau avec la surface du li quide, à peu prés à mi-hauteur du réser voir 37. Dans .le réservoir B est suspendu un poids mobile 38 dont la hauteur -est réglable au moyen -du levier 39.
Si 1e poids 38 est soulevé par l'abaissement du levier 39, le niveau d a liquide dans le réservoir descend au-dessous de la sortie de la conduite 31, ce qui coupe ,l'alimentation de l'accouplement, pendant ce temps la décharge à travers de la conduite 28 continue de sorte que l'accouplement se vide -et que 1e réservoir se remplit, jusqu'à ce que le liquide monte et coule par la conduite d'alimentation équilibrant alors le régime de la perte, de sorte qu'aucune réduc tion nouvelle de la vitesse de rotation ne peut avoir lieu. Un résultat analogue peut être obtenu à volonté par le soulèvement ou l'abaissement de 'l'extrémité -de la conduite d'alimentation 31, au lieu de par le d6pla- cernent du poids mobile 38 pour l'amener clans -différentes positions.
Dans la forme d'exécution représentée à peu près schématiquement à la fig. 5, le car ter 6 est relié à l'arbre menant 1, le rotor menant 3 ayant un. rebord 40 sur lequel est boulonné l'épaulement 41, du carter 6, au moyen d'écrous et de boulons. La pièce 42 qui constitue le réservoir est reliée à<B>-la</B> pièce 3 par des moyens qui ne sont pas représentés. Le rotor 7 est relié à l'arbre mené 10.
Dans l'espace 11 entre le rotor menant 3 et<B>la</B> car ter 6 est-disposée une pièce de transfert 43 à laquelle le manchon 44 est relié -de façon cou lissante au moyen,de tenons. Le manchon 44 qui est libre de tourner sur l'arbre mené 10 est muni ,d'un rebord 45.
L'extrémité interne du manchon 44 porte contre le tiroir 46 qui est poussé vers. la droite par un ressort 47. En marche nor male, les pièces 44, 46, 47 -et 42 tournent avec le -carter 6, le rotor menant 3 et l'arbre menant 1.
Le rotor menant est relié au réservoir 42 par les canaux 48. Par le déplacement du tiroir 46 vers la gauche, parl'abaissement de la pédale 49, les canaux 48 peuvent être fer més.
La fig. 6 est un schéma de l'élément de transfert 43, elle montre les aubes incur vées 50 dont il est muni, mais le nombre -de ces aubes et leur forme peuvent être modifiés suivant les nécessités.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant: A @la mise -en marche, les espaces exté rieurs à la chambre-réservoir 42 étant rem plis d'huile, la puissance est transmise avec le minimum de glissement entre l'arbre me nant 1 et l'arbre mené 10, au travers,de l'ac couplement hydraùlique, entre l'aubage mo teur 3 et le rotor 7. Une certaine .quantité ,de liquide qui tend à passer à kchambre 42 s'é coule radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de l'arbre, par les canaux 48.
L'.élément de transfert 43 est entraîné par l'aubage moteur, par entraînement du li quide à l'intérieur de t'espace 11, le sens de la rotation étant indiqué par la flèche de la fig. 6.
Quand on désire débrayer, la pédale 49 est abaissée, ce qui déplace la surface exté rieure du rebord 45 en forme de cône jusqu'à la mettre en contact avec la pièce fixée 51. La pièce de transfert 43 qui est reliée avec le manchon 44 par des tenons est, par ce mou vement, arrêtée et le liquide de l'espace 11 est projeté (dans la direction de la flèche de la fig. 6) sur les aubes 50 -de l'élément de transfert 43, et est refoulé à travers les ou vertures 52 dans le réservoir 42. Par l'abais sement de la pédale 49, la soupape 46 est déplacée vers -la gauche, ce qui ferme les ca naux 48 et le liquide envoyé dans le réser voir 42 ne peut plus s'en échapper.
Le liquide dans la chambre de travail, entre les pièces .3 ,et 7, passe alors par les canaux 53 dans l'es pace 11 et est contraint de passer par les cu bages fixes de l'élément de transfert 43 dans le réservoir 42 jusqu'à ce que le liquide de l'accouplement soit en entier passé dans le réservoir.
Il est clair que par une légère pression sur la pédale 49, le degré de remplissage de la chambre de travail et, par conséquent, le glissement peut être réglé à volonté. Quand la pédale est relevée, le liquide est poussé par la force centrifuge à travers les canaux 48 dans la chambre de travail et l'élément de transfert est à nouveau libre de tourner avec le rotor menant. Le glissement est amené à nouveau<B>à</B> sa faible valeur initiale.
Dans une variante analogue à la fig. 5, la soupape 46 et les canaux 48 peuvent être supprimés, et la section de l'ouverture 52 augmentée jusqu'à avoir un diamètre égal à celui de la chambre-réservoir 42.
Dans ces conditions, l'abaissement de :a pédale 49 a pour effet d'arrêter la rotation de l'élément de transfert 43, comme on l'a dé crit, ce qui a pour résultat que le liquide passe dans la chambre-réservoir 42 et y reste aussi longtemps que 43 est arrêté, par la pression du liquide extrait .de la chambre 11.
Lorsqu'on libère la pièce 43, le liquide de la chambre-réservoir est libre de retourner à la chambre de travail- par la chambre 11 et les canaux 53.
Comme dans la construction @de fig. 5, la chambre de travail qui est autour de -la chambre-réservoir a -un diamètre considéra ble, il peut être préféré d'utiliser un liquide de grande densité, par exemple,du mercure, dans le but,de réduire les -dimensions de la machine.
Dans 1e dispositif représenté schémati quement à la fig. 7, l'élément,de transfert 43 est disposé dans -l'espace 11 entre<B>-le</B> rotor 7 et le carter 6. Cet élément de transfert est muni d'aubes comme sur -la fig. 6. Une chambre-réservoir 54 est fixée sur le carter 6 et dans cette chambre 54 se trouve un se cond élément -de transfert 55 également pourvu d'aubes.
L'élément 43 est fixé sur un manchon 58 qui peut tourner autour de l'arbre 10, tan dis que l'élément 55 est monté sur un man chon 59 -qui peut tourner sur le manchon 58. Le .manchon ,58 est muni à son :extrémité ex térieure d'un rebord ou d'une bride 56 et le manchon 59 est muni d'une bride analogue 57. Des moyens -convenables qui ne sont pas figurés ont été prévus pour freiner chacune des brides 56 et 57 d'une façon indépendante.
En fonctionnement, en supposant que l'arbre 1 mène l'arbre 10 au moyen .de Vac- couplement hydraulique du rotor menant et du rotor mené 7, la chambre de travail de l'accouplement étant remplie de liquide, les éléments 43 et 55 tournent avec l'arbre 10, puisqu'ils sont libres de le faire et la cham bre de travail reste pleine.
Si maintenant on désire vider la chairibre de travail, le frein est appliqué sur la bride 56 et ralentit ou arrête la rotation de 'l'élé ment de transfert 43. Le liquide dans l'es pace 11 étant projeté contre les aubes ;de l'élément 43 est poussé par les aubes à tra vers l'espace, 60 dans la chambre de réser voir 54. Quand le glissement désiré est at teint, on desserre le frein de la bride 56, Vac- couplement continue alors à tourner avec un degré constant de remplissage réduit.
Quand on désire augmenter le remplissage et diminuer ainsi le glissement, le frein est ap pliqué sur la bride 57, ce qui ralentit ou ar rête la rotation -de l'élément 55, les aubes de cet élément ayant une forme telle que -la li quide projeté contre elles soit forcé de passer à travers l'espace 60 en retournant dans la chambre .de travail.
Il est clair que dans les dispositifs décrits, l'énergie -de force vive du liquide à l'inté rieur de l'accouplement est utilisée pour faire passer le liquide dans la chambre @de travail ou pour .l'en retirer. Dans le dispositif,de la fig. 4, par ,exemple, l'énergie de. la force vive sert à déplacer le liquide de la chambre de travail de l'accouplement 27 et à l'envoyer dans le réservoir 37.
Le.liquide du réservoir 37 a une énergie potentielle -qui provient de l'énergie -de la force vive et cette énergie po tentielle sert à fournir le liquide à l'accou plement 27.
En somme, dans les exemples de réalisa tion de l'invention ci-dessus décrits, l'éner gie de la force vive qui est utilisée pour en voyer le liquide à -la chambre de travail ou l'en .extraire provient du mouvement de ro tation du liquide autour de l'axe de ,l'arbre. Il -est clair que si on le désire, le mouvement. de .circulation du liquide pourrait être utilisé dans ce but.
L'accouplement suivant. l'invention a été décrit dans ses applications aux mécanismes de transmission comme accouplement propre mentdit; il peut évidemment aussi servir de frein. Par exemple dans ce cas dans le dispo sitif de la fig. 4, l'élément 25 représenterait le mécanisme à freiner, tandis que l'arbre 10 serait fixe.
Si, dans ces conditions, l'accou plement 27 est vide, aucun effet -de freinage ne peut être exercé sur le mécanisme 25 et si le degré de remplissage est augmenté par le soulèvement du levier 39, l'effet -de frei nage augmente jusqu'à ce que la chambre de travail de l'accouplement soit pleine, l'effet de freinage étant alors maximum. Une action analogue peut être obtenue avec les disposi tifs représentés aux autres figures.
Hydraulic coupling device. The present invention relates to a hydraulic coupling device of the kinetic type.
It is known to adjust the degree of filling of a hydraulic coupling by providing vanes outside the rotating casing, so as to force the liquid which has been discharged from the hydraulic circuit of the coupling, radially towards. the outside by -the centrifugal force, in a container located above the coupling, the liquid being able to flow, from -this container, by gra- @, ity, returning in -the hydraulic circuit.
These devices used the kinetic energy of the liquid that is inside the coupling, to transport the liquid to and from the working chamber. However, these devices require rigid envelopes arranged around the couplings and the vanes, so that the cooling of the couplings is prevented and it is usually necessary to provide an independent cooling apparatus. This cooling apparatus is always complicated and expensive.
It is desirable, for many purposes, to employ a high container to have the necessary height of liquid and the above-mentioned method of conveying: liquid results in a great consumption of energy, because high frictional resistance from large contact surfaces. with the liquid: moving at high peripheral speed.
The object of the present invention is to provide, for the filling and for the emptying (# of the working circuit - of a hydraulic coupling, to any desired degree, means which do not present the disadvantages mentioned above. -above.
The means according to the present invention in particular allow the upper surface of the coupling itself to come into contact with air, thus producing effective automatic cooling. The device according to the present invention is characterized by a transfer member placed inside a rotating part of the coupling, this transfer member being capable of acting on the liquid of the coupling and employing the energy of the live force of this liquid, to withdraw it -from the active circuit -of the coupling, and thereby reduce the quantity of liquid contained in its interior.
The appended drawing represents, by way of example, three embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a sectional elevation of a coupling .of the Fôttinger type supplied with liquid by means of the -dispositif which is the object of the invention, the pipes connecting the coupling to an external reservoir chamber, this chamber itself not being represented, while Figs. 3 and 4 show schematically the general device of the driving machine, - the coupling, the driven machine and the pipes going from the coupling to the reservoir which it supplies with liquid,
by the effect of pressure in the case of FIG. 3 and by -the effect of gravity in the case of FIG. 4; Fig. 2 is an end view, certain parts of the coupling being assumed to be removed; Fig. 5 is a detail view, in section and elevation, of another embodiment;
Fig. 6 is an end view of part of the mechanism shown in FIG. 5, and La fie. 7 -is a sectional elevation of a third embodiment.
Referring to Figs. 1 and 2, 1 is a motor shaft (to the other driving shaft), on which is keyed a sleeve 2 on which is bolted in turn the driving rotor 3 -of the coupling. On the latter are bolted the inner liner 5 and the outer liner 6, both of which rotate with the drive shaft 1. The bolts are not shown. The driven rotor 7 of the coupling is fixed by screws 8 on a sleeve 9 carrying a flange and keyed on the driven shaft 10.
Between the liners 5, 6 there is formed a space 11 which may be designated an evacuation chamber and in which is the fixed evacuation tube 12 which constitutes the "transfer" part which serves to evacuate the 'li. what about mating.
This tube is mounted in a fixed sleeve 13 surrounding the sleeve 9 and bolted to the end cap 14. The tube 12 communicates at its lower end with conduits 15 formed in the sleeve 18 and which, at the outer part of the sleeve are connected with a discharge line 16 mounted in the sleeve. On the face of the sleeve 13 opposite the conduits 15. is pierced a channel 17 which, at its outer end, communicates with a pipe 18, mounted in the sleeve, and by its inner end with channels 19 establishing a communication between the supply line 18 and the working chamber of the coupling.
Between the outer end of the sleeve 9 and the cap 14 is a stop ring 20 which rotates with the sleeve 9 in relation to the skin 14, forming a sealing member and between the internal angle of the outer casing 6 and the sleeve 13 .is an analogous stop ring 21 also forming a sealing member. A spiral spring 22 between the in tern ends of the pins 1 and 10, with a washer 23 and an interposed ball, serves to seal the stop rings when there is no hydraulic thrust tending to separate the other. motor bage and rotor from each other, i.e. when the coupling is stopped.
One or more channels 35 are provided to connect the discharge chamber 11 with the working chamber. These channels are adjustable by means of fingers or needles 36; the channels 35 could also be opened or closed at will by a valve mechanism acting, for example, through the sleeve 13, during the rotation of the coupling.
Referring to fig. 3, -we see at 25 the driving machine (which may, for example, be an electric motor) coupled to a driven machine 26 by a hydraulic coupling 27 of the kind ide that of FIG. 1, the discharge tubing is joined through the discharge tube 28, to the reservoir 29, in which the pressure can be raised before switching on by means of the hand pump 29A or by means of others, suitable devices.
The pressure is then automatically maintained at a value which depends on the circumstances.
A check valve 30 may be provided in tube 28, if desired, and the lower end of tube 28 may open below the surface of the liquid in tank 29, so that the emptying of the coupling can be facilitated by a siphon effect. The reservoir 29 is provided for supplying the coupling with a line 31 which is connected on the coupling with the bulb 18 (fig. 1).
In the feed line 31 is a speed control valve 32 which can, if desired, be disposed at a distance from the house. An expansion valve 33 can be placed on the supply line 31 to maintain constant pressure on the control valve 32, or the reservoir can be provided for the same purpose with an air valve 33A, set to the correct pressure.
A pressure relief valve 34 opened by a spring or by a weight is disposed in the reservoir 29 to relieve the pressure when the machine is stopped. This relief valve may be closed when the coupling is started, by an electromagnet connected to the motor circuit 25 or by the pressure in the relief line 28 or by any other suitable means.
The operation of the device (fig. 1 to 3) is as follows: When the motor blower 3 turns, the liquid constantly passes according to a predetermined law, from the working chamber to the discharge chamber 11, between '1 The motor vane and rotor through the channels 35 and as a result of its impact against the open end of the discharge tube 12, it is discharged through the discharge tube 28 into the tank 29. .
This loss of liquid by the coupling, which is not very important, is continuously compensated for by the supply line 31.
By way of example, with the rotors rotating at full speed, the working chamber being full, the loss regime corresponding to the centrifugal pressure and to the effective opening area of the channels 35 of communication depending on the position of the needles 36 was found to be 45 liters per minute. As long as the control valve 32 is fully open, this loss is such that the working chamber remains full.
Assuming then that the control valve: is partially closed, so that the filling rate is 35 liters per minute, the working chamber begins to empty and the driven shaft speed drops, for example. as a result of the increase @ of the slip between the motor vane 3 and the rotor 7. As the working chamber empties, the centrifugal pressure in the communication channels 35 drops, with the result of making decrease in the evacuation chamber the regime ide the "loss".
A point is quickly reached at which the loss regime equilibrates the feed regime, namely 35 liters per minute in the example given above; the device is then stable at 7a reduced speed corresponding to the degree of filling of the chamber, of work and to the power transmitted.
Similarly, if the position of the control valve allows the introduction of 25 liters per minute, the coupling empties-again, until the loss speed comes to -equilibrate the back speed. pleating; the driven machine will then run stably at this time at a new reduced speed.
In cases where it is essential that the speed change rapidly as the position of the control valve varies, it is necessary that the communication channels have a relatively large area, whereas in other circumstances where a length, for example 25-30 seconds, does not matter, the communication channels may be small.
It should be mentioned that the exhaust tube takes up and carries a certain quantity of air and oil and other liquids into the tank with the practical result that the entrained air serves to maintain the pressure. pressure- above the liquid in the tank. It has been found that it is possible to considerably increase the entrainment of the air by providing inside the chamber 11 in the vicinity of the open end of the discharge tube 12 suitably established fins or constricted passages - which subject the volume of liquid and air to a rapid succession of impacts against the open end of the tube.
It has been found that the pressure which can thus be developed in the discharge tube is sufficiently high for all the requirements of normal operation. The pressure in the reservoir is indeed very low during operation (for example - of the order of a few hundred grams per square centimeter). The power consumed due to the resistance of the liquid against the end of the discharge tube is therefore negligible.
Suitable channels, pressure relief, or valves may be provided in the coupling housing to aid in the venting of air at the time of filling, but they are not shown in the drawing.
Since speed regulation is achieved by varying the slip, it can be seen that a reduction in speed is accompanied by a drop in efficiency, with a corresponding rise in temperature of the liquid.
The cooling effect due to the rotation of the engine blade in contact with the outside air has been found to be satisfactory in most cases, but it can be increased by adding cooling fins. If desired. , for long, lasting operation at high power, and high slip, the coupling can be placed in a sealed housing and be cooled by water. In some cases the driven shaft can be connected to the element carrying the internal and external liners 5 and 6, the engine being re linked to the other element.
In this device, the cooling is less effective when the speed of the driven shaft drops, but also the speed of adjustment is improved since the reduction of the flow rate through the discharge ports 35 is affected. both by reducing the centrifugal pressure due to the emptying of the working chamber and by reducing the centrifugal pressure due to the drop in driven shaft speed. In most cases, however, it is preferred that the drive rotor and discharge chamber be connected to the drive shaft.
In the variant shown in FIG. 4, there is provided a reservoir 37 operating by gravity. The discharge tube 28 of the coupling is arranged so as to open into the top of the reservoir 37, while the supply line 31 has its mouth normally flush with the surface of the liquid, at approximately mid-height of the tank see 37. In .the tank B is suspended a mobile weight 38 whose height is adjustable by means of -the lever 39.
If the weight 38 is lifted by lowering the lever 39, the liquid level in the reservoir drops below the outlet of the line 31, which cuts off the supply to the coupling, meanwhile the discharge. through line 28 continues so that the coupling empties - and the reservoir fills, until the liquid rises and flows through the supply line then balancing the rate of the loss, so that No further reduction in the speed of rotation can take place. A similar result can be obtained at will by raising or lowering the end of the supply line 31, instead of by moving the movable weight 38 to bring it into different positions.
In the embodiment shown roughly schematically in FIG. 5, the housing 6 is connected to the drive shaft 1, the drive rotor 3 having a. flange 40 on which the shoulder 41 is bolted, of the casing 6, by means of nuts and bolts. The part 42 which constitutes the reservoir is connected to <B> -la </B> part 3 by means which are not shown. The rotor 7 is connected to the driven shaft 10.
In the space 11 between the driving rotor 3 and <B> the </B> carter 6 is arranged a transfer part 43 to which the sleeve 44 is connected in a sliding manner by means of tenons. The sleeve 44 which is free to rotate on the driven shaft 10 is provided with a flange 45.
The inner end of the sleeve 44 bears against the drawer 46 which is pushed towards. the right by a spring 47. In normal operation, the parts 44, 46, 47 -and 42 rotate with the -carter 6, the driving rotor 3 and the driving shaft 1.
The driving rotor is connected to the reservoir 42 by the channels 48. By moving the spool 46 to the left, by lowering the pedal 49, the channels 48 can be closed.
Fig. 6 is a diagram of the transfer element 43, it shows the curved vanes 50 with which it is provided, but the number of these vanes and their shape can be modified as required.
The operation of the device is as follows: On switching on, the spaces outside the reservoir chamber 42 being filled with oil, the power is transmitted with the minimum slip between the shaft holding 1 and the driven shaft 10, through the hydraulic coupling, between the motor blading 3 and the rotor 7. A certain quantity of liquid which tends to pass through the chamber 42 flows radially towards the outside with respect to the axis of the shaft, via the channels 48.
The transfer element 43 is driven by the motor blading, by driving the liquid inside the space 11, the direction of rotation being indicated by the arrow in FIG. 6.
When it is desired to disengage, the pedal 49 is lowered, which moves the outer surface of the cone-shaped rim 45 until it comes into contact with the fixed part 51. The transfer part 43 which is connected with the sleeve 44 by tenons is, by this movement, stopped and the liquid of the space 11 is projected (in the direction of the arrow in fig. 6) on the vanes 50 of the transfer element 43, and is discharged through the openings 52 in the tank 42. By lowering the pedal 49, the valve 46 is moved to the left, which closes the channels 48 and the liquid sent to the tank 42 can no longer escape from it.
The liquid in the working chamber, between parts .3, and 7, then passes through the channels 53 in the space 11 and is forced to pass through the fixed cups of the transfer element 43 in the tank 42 until all of the coupling fluid has passed into the reservoir.
It is clear that by a slight pressure on the pedal 49, the degree of filling of the working chamber and, therefore, the slip can be adjusted at will. When the pedal is raised, the liquid is pushed by centrifugal force through the channels 48 into the working chamber and the transfer member is again free to rotate with the driving rotor. The slip is brought back to <B> </B> its initial low value.
In a variant similar to FIG. 5, the valve 46 and the channels 48 can be omitted, and the section of the opening 52 increased until it has a diameter equal to that of the reservoir chamber 42.
Under these conditions, lowering: the pedal 49 has the effect of stopping the rotation of the transfer element 43, as has been described, which results in the liquid passing into the reservoir chamber 42 and remains there as long as 43 is stopped, by the pressure of the liquid extracted from chamber 11.
When the part 43 is released, the liquid from the reservoir chamber is free to return to the working chamber through chamber 11 and channels 53.
As in the construction @ of fig. 5, the working chamber which is around the reservoir chamber has a considerable diameter, it may be preferred to use a high density liquid, for example, mercury, in order to reduce the dimensions. of the machine.
In the device shown schematically in FIG. 7, the transfer element 43 is arranged in the space 11 between <B> -the </B> rotor 7 and the housing 6. This transfer element is provided with vanes as in FIG. 6. A reservoir chamber 54 is fixed to the casing 6 and in this chamber 54 there is a second transfer element 55 also provided with vanes.
The element 43 is fixed on a sleeve 58 which can rotate around the shaft 10, while the element 55 is mounted on a sleeve 59 which can rotate on the sleeve 58. The sleeve 58 is provided. at its: outer end of a flange or a flange 56 and the sleeve 59 is provided with a similar flange 57. Suitable means which are not shown have been provided to brake each of the flanges 56 and 57 d 'independently.
In operation, assuming that the shaft 1 drives the shaft 10 by means of hydraulic coupling of the driving rotor and the driven rotor 7, the working chamber of the coupling being filled with liquid, the elements 43 and 55 rotate with shaft 10, since they are free to do so and the working chamber remains full.
If it is now desired to empty the free working flesh, the brake is applied to the flange 56 and slows down or stops the rotation of the transfer element 43. The liquid in the space 11 being projected against the vanes; element 43 is pushed by the vanes through space, 60 into the reservoir chamber 54. When the desired slip is reached, the brake of the flange 56 is released, the coupling then continues to rotate with a constant degree of reduced filling.
When it is desired to increase the filling and thus reduce the sliding, the brake is applied to the flange 57, which slows down or stops the rotation of the element 55, the vanes of this element having a shape such that the li Anyone thrown against them is forced to pass through space 60 on returning to the working chamber.
It is clear that in the devices described, the live force energy of the liquid within the coupling is used to pass the liquid into or out of the working chamber. In the device, of FIG. 4, for example, the energy of. the live force is used to move the liquid from the working chamber of the coupling 27 and to send it to the reservoir 37.
The liquid in the reservoir 37 has a potential energy - which comes from the energy - of the living force and this potential energy is used to supply the liquid to the coupling 27.
In sum, in the embodiments of the invention described above, the energy of the live force which is used to send the liquid to the working chamber or to extract it comes from the movement of rotation of the liquid around the axis of the shaft. It is clear that if desired, movement. liquid circulation system could be used for this purpose.
The next coupling. the invention has been described in its applications to transmission mechanisms as a proper coupling; it can obviously also act as a brake. For example in this case in the device of FIG. 4, the element 25 would represent the mechanism to be braked, while the shaft 10 would be fixed.
If, under these conditions, the coupling 27 is empty, no braking effect can be exerted on the mechanism 25 and if the degree of filling is increased by the lifting of the lever 39, the braking effect increases. until the working chamber of the coupling is full, then the braking effect is maximum. A similar action can be obtained with the devices shown in the other figures.