CH325953A - Appareil de transmission d'énergie à fluide sous pression - Google Patents

Description

  Appareil de     transmission        d'énergie    à fluide sous pression    La présente invention a pour objet un  appareil de transmission d'énergie à fluide  sous pression ; elle est notamment applicable  aux dispositifs comprenant deux appareils au  moins de transmission d'énergie à     fluide    sous  pression, dont l'un peut fonctionner comme  pompe et l'autre comme moteur à fluide.  



  L'appareil selon l'invention peut être uti  lisable comme moteur ou comme pompe à       fluide    ; il comprend un arbre d'entraînement ;  une enveloppe pourvue d'une plaque de dis  tribution plate fixe ; un barillet à cylindres  rotatif butant contre ladite plaque de distribu  tion, supporté par l'arbre d'entraînement et  solidaire en rotation de celui-ci et comportant  une série d'alésages formant cylindres dont les  axes sont parallèles à l'axe de rotation ; des  pistons montés pour coulisser dans lesdits  alésages ; une plaque de butée inclinée montée  dans l'enveloppe ; la plaque de distribution  présentant des lumières d'admission et d'échap  pement amenées alternativement à communi  quer avec les alésages formant cylindres par  rotation du barillet;

   un     collier    à mouvement  coulissant axial encerclant l'arbre d'entraîne  ment et supporté par cet arbre, ledit collier  présentant une surface extérieure sphérique ;  une douille présentant intérieurement une sur  face en contact avec la surface extérieure  sphérique du collier ; une liaison de transmis-    Sion de force mécanique entre cette douille  et les pistons ; et un dispositif élastique exer  çant son action entre le barillet à cylindres et  le     collier,    de telle     sorte    que ledit barillet est       sollicité    vers la plaque de distribution en même  temps que les pistons sont sollicités vers la  plaque de butée par l'intermédiaire du collier  et de la douille.  



  Lorsqu'un appareil connu d'un genre ana  logue travaille sous pression, certaines zones  mutuellement en relation sont proportionnées  de telle sorte que le barillet à     cylindres    est  sollicité positivement vers la plaque de distri  bution par cette pression, ainsi qu'il est bien  connu de l'homme du métier. A des fins de  mise en marche, toutefois, il est nécessaire que  le barillet soit sollicité mécaniquement vers la  plaque de distribution. De plus, il est néces  saire, en     vue    du fonctionnement convenable  de     l'appareil,    que les pistons soient sollicités  vers l'extérieur et vers la plaque de butée.  



  Dans de tels appareils, la composante de  poussée perpendiculaire ou poussée latérale  qui s'exerce sur le piston a pour effet non  seulement de créer le couple d'entraînement  mais aussi d'exercer sur le barillet à     cylindres     une force latérale importante qui tend à  l'écarter de sa position normale. Pour contre  carrer cette force latérale,     il    est important que  le barillet soit maintenu à plat contre la plaque      de distribution car, s'il en     était    autrement, il  se soulèverait fréquemment et s'écarterait même  complètement de ladite plaque sous l'influence  des conditions d'écoulement du fluide qui s'éta  blissent lorsqu'il     commence    à se soulever.

   Ceci  rend évidemment l'appareil entier     inopérant,     et peut même devenir très dangereux lorsque  l'appareil est destiné à agir sur certaines  charges.  



  Dans les appareils antérieurs de genre ana  logue, on avait constaté qu'il est nécessaire de  prévoir un support extrêmement rigide pour le       barillet    à cylindres, afin d'empêcher son dépla  cement latéral, et d'utiliser des arbres, paliers  et autres organes très lourds, afin de résister  de façon satisfaisante aux forces latérales qui  s'exercent sur le barillet lorsque l'appareil tra  vaille sous des pressions élevées.     De    telles  constructions exigent un haut degré d'exactitude  dans leur fabrication, étant donné que si l'on  tente de maintenir positivement le barillet à  cylindres en place en surmontant de telles       forces,    il est nécessaire que la position du baril  let soit exactement fixée, en.

   particulier par       rapport    à la surface de la plaque de distribution.  Tout défaut d'alignement susceptible de résul  ter de la somme des tolérances admises dans  la fabrication de l'appareil s'incorpore en  quelque sorte définitivement à l'appareil. Les       efforts    tentés en vue de résoudre le problème  dans ce sens ont abouti à des prix de revient  très élevés, principalement dus à la nécessité  de donner à toutes les pièces une grande résis  tance mécanique et une grande précision.  



  La présente invention se propose en consé  quence de permettre de résoudre ce problème  d'une manière moins coûteuse et d'établir un  appareil qui puisse être fabriqué sans qu'il soit  nécessaire d'observer des tolérances très stric  tes, et à l'aide de     pièces    plus légères et capables  de fléchir en charge, sans nuire au fonctionne  ment dudit appareil.  



  Le dessin annexé représente, à titre d'exem  ple, une forme d'exécution de l'appareil selon  l'invention.  



  La     fig.    1 est une coupe transversale longi  tudinale de l'appareil.    La     fig.    2 est une coupe partielle suivant  la ligne 2-2 de la     fig.    1.  



  La     fig.    3 est une vue schématique repré  sentant d'une façon exagérée l'effet de couples       d'inclinaison    sur le bloc à cylindres dans un  appareil de type connu.  



  La     fig.    4 est un schéma semblable à celui  de la     fig.    3, mais représentant le comportement  du présent appareil en charge.  



  La forme d'exécution représentée comprend  une pompe 10 du type à pistons en     porte    â  faux. L'enveloppe 12 de la pompe 10 est  composée de deux parties 14 et 16     fixées    l'une  à l'autre par des boulons (non représentés). Un  joint d'étanchéité annulaire 20 assure un assem  blage étanche au fluide des deux parties, et       un    goujon de repérage 22 maintient ces pièces       alignées        angulairement.    L'enveloppe 12 com  prend une pièce de guidage 24 et une bride  de montage 26 percée de trous de montage 28.  



  Une cavité alésée 30 de l'enveloppe 12  constitue une chambre 32 dans laquelle est  disposé un barillet à cylindres rotatif 34. Ce  barillet présente une série d'alésages 36 d'axes  parallèles à l'axe de rotation renfermant chacun  un piston 38 coulissant     axialement    dans l'alé  sage correspondant et présentant une lumière  de     cylindre    37. Les pistons 38 présentent cha  cun à leur extrémité extérieure une surface  sphérique 40 autour de laquelle est serti un  boîtier de joint à rotule 42. Le barillet à  cylindres 34 est situé     axialement    entre une  plaque de distribution plate fixe 44 et une  plaque de butée inclinée 46.

   La plaque de dis  tribution 44 est en contact avec le barillet 34  selon une surface plane 45 ; elle a pour rôle,  d'une manière bien connue, d'établir une com  munication à fluide convenablement réglée  entre les lumières 37 des alésages 36 et les  orifices extérieurs de l'appareil qui communi  quent avec l'admission et l'échappement et ont  été indiqués en 48 et 49 respectivement. La  plaque de butée 46 peut être fixée à l'enve  loppe 12 par une série de vis (non représen  tées).  



  Chacun des boîtiers 42 présente une bride  extérieure 54, toutes les brides 54 étant main-      tenues par une cage annulaire 56 percée de  trous 58 correspondant aux extrémités sphé  riques 40 des pistons 38. Une douille 60, pré  sentant un épaulement 62 destiné à entrer en  contact avec la cage 56, présente intérieure  ment une surface tronconique 64. Cette sur  face tronconique 64 entre en contact avec la  surface extérieure sphérique 66 d'un collier à  mouvement coulissant axial 68 ayant la forme  d'une tranche de sphère limitée par deux plans  parallèles et présentant une ouverture axiale  dans la     parôi    de laquelle sont pratiquées des  rainures destinées à recevoir des nervures lon  gitudinales 70 formées sur l'arbre d'entraîne  ment 72.

   L'assemblage à rainures et nervures  entre l'arbre 72 et le collier 68     offre    à ce  dernier, sur une faible distance axiale, un sup  port robuste l'empêchant de s'incliner par rap  port à l'axe de l'arbre.  



  Un ressort 74 disposé dans une cavité  centrale 76 du barillet à cylindres 34 et entou  rant l'arbre d'entraînement 72 prend appui par  l'une de ses extrémités sur une rondelle 78  et un segment élastique 80 engagé dans une  rainure circulaire du barillet, de manière à  constituer une butée solidaire de celui-ci, et  par son extrémité opposée, sur une rondelle 82  qui bute contre une série de tiges-poussoirs 84  traversant en direction axiale des trous 86  dans la partie du barillet comprise entre la  cavité 76 et le collier 68 pour venir prendre  appui sur une seconde butée constituée par la  face de ce collier 68 disposée en regard de  la     première    butée.

   La force exercée par le  ressort 74 entre ces deux butées a pour     effet     de maintenir la face 35 du barillet 34 en  contact avec la     face    45 de la plaque de distri  bution 44, outre qu'elle     sollicite    les     boitiers    42  vers la face 47 de la plaque de butée 46, de  manière à assurer le contact desdits     boitiers     avec cette plaque.  



  L'arbre d'entraînement 72 est supporté en  tre des roulements 73 et 75 et agit de manière  à transmettre le couple d'une unité motrice  (non représentée) au barillet par l'intermédiaire  d'une     liaison    d'entraînement mécanique 88. Un  joint d'arbre classique est     placé    en 77.

   Le baril  let 34 est supporté en direction radiale unique-    ment par l'arbre d'entraînement 72 et     cela     uniquement dans la zone de     liaison    d'entraîne  ment 88 dans laquelle les nervures 70 déjà  mentionnées de l'arbre 72 sont engagées dans  des rainures correspondantes pratiquées dans  le barillet 34 ;

   la     liaison    formée par ces ner  vures et ces rainures est de préférence une       liaison    universelle et coulissante, c'est-à-dire  qu'elle empêche un mouvement radial relatif  au point d'assemblage, tout en permettant un  mouvement axial du barillet et une légère incli  naison mutuelle des axes de l'arbre et du  barillet.     Ainsi,    la jonction des faces 35 du  barillet et 45 de la plaque de distribution  détermine la position axiale du barillet à     cylin-          dres    34 et l'orientation de son axe tout en  permettant au barillet de     coulisser    latéralement,  et la liaison 88 détermine la position radiale  du barillet.

   Les tiges-poussoirs 84 traversent  le barillet dans une zone entourant cette     liaison          d'entraînement    88 entre l'arbre 72 et le baril  let.  



  Si l'on ne tient pas compte du     frottement,     le     couple    appliqué au barillet à     cylindres    34  par l'arbre     d'entrainement    72 est soumis à la  résistance d'une force exercée sur les boî  tiers 42, et par suite sur les pistons 38, par  la plaque de butée 46. La force qui s'exerce  sur chaque piston agit dans une direction qui  est perpendiculaire à la face     inclinée    47 de  la plaque de butée 46 et possède un point       d'application    effectif situé au centre des     extré=     mités sphériques 40 des pistons 38.

   Cette force  qui s'exerce sur chacun des pistons peut être  décomposée en une     force    axiale et en une force  radiale agissant au centre de l'extrémité sphé  rique du piston. La     somme    des     forces    radiales  est la force radiale qui doit être supportée  par l'arbre 72 dans la zone de     liaison    d'entraî  nement mécanique 88.  



  On peut réduire au minimum les forces       d'inclinaison    agissant sur le barillet à cylin  dres 34 en disposant son support radial aussi  près que possible d'un plan radial passant par  le point d'intersection de l'axe de l'arbre d'en  traînement avec le plan contenant les centres  des extrémités sphériques des     pistons.    Comme  exemple destiné à faire ressortir ce qui arrive-      rait si la liaison 88 était placée en un lieu  éloigné dudit plan radial, on se référera à la       fig.    3, dans laquelle la     liaison    d'entraînement       mécanique    88 est centrée en un point 88' qui  est légèrement à gauche du plan radial en  question.

   Dans ce diagramme, les forces de  poussée latérales individuelles qui s'exercent  sur les pistons agissent par l'intermédiaire de  bras de levier<B>172,</B> 174, 176 et 178 autour  du     point    88'. Ces forces produisant des mo  ments     senestrorsum    qui s'ajoutent et tendent  à     incliner    le     barillet    dans le sens     senestrorsum.     On se rend compte que toutes les forces de  poussée élémentaires indiquées en 160 s'ajou  tent pour exercer sur le barillet à     cylindres    et  sur l'arbre 72 une force de poussée latérale  qui tend à soumettre cet arbre à une flexion,  représentée d'une manière exagérée à la     fig.    3.

    Lorsqu'une telle     flexion    se produit, les couples       d'inclinaison    entrent en jeu et provoquent un  écartement du barillet à cylindres de la plaque  de distribution. Si ceci se produit pendant que  la pompe travaille à une vitesse élevée et avec  un débit     important,    le courant normal qui  traverse les     lumières    du barillet s'échappe en  passant entre le barillet et la plaque de distri  bution, suit un     chemin    de dérivation autour  du chemin normal du courant et accroît encore       l'écartement    du barillet de la plaque.  



  Contrairement à ce qui vient d'être décrit,  l'action de     l'appareil    décrit est celle représentée  schématiquement à la     fig.    4, où l'on voit que  les poussées latérales sont     mises    à même de  provoquer une flexion de l'arbre vers le haut.  Toutefois, il en résulte seulement un mouve  ment du barillet de la position     indiquée    par  des traits discontinus à celle indiquée par des  traits pleins, le barillet continuant à     flotter     avec son axe maintenu perpendiculaire à la  plaque de distribution, puisqu'il n'existe aucun  moment d'inclinaison susceptible de le déran  ger.

   Cette action résulte du fait que la     liai-          son    88 a été placée au lieu, ou près du lieu,  où le plan contenant les centres des rotules  des pistons     intersecte    l'axe de l'arbre. Il s'en  suit que les poussées latérales 160 agissent  par l'intermédiaire de bras de levier dont       l'amplitude    est telle qu'une moitié seulement    des couples produits ont un signe     positif,    les  couples de l'autre moitié étant négatifs,     ainsi     qu'il ressort des bras de levier     indiqués    en 164,  166, 168 et 170.

   De plus, la résultante de ces  couples positifs et négatifs est égale à zéro, ou       suffisamment        faible    pour être négligeable.  



  On voit ainsi que     l'appareil    décrit résout  le problème envisagé par des moyens entière  ment différents de ceux appliqués jusqu'à     ce     jour et que, au lieu de chercher à assurer le  maintien en position du barillet par une force  brutale, la présente disposition lui permet de       flotter    et     d'aligner    son axe perpendiculairement  à la plaque de distribution, indépendamment  de toute flexion de l'arbre, ou même de tout  défaut d'alignement initial dudit arbre. Il s'en  suit qu'on peut donner à l'arbre une construc  tion beaucoup plus légère et que toutes les tolé  rances des pièces peuvent être beaucoup plus  grandes que dans le cas des constructions anté  rieures.

   Ce résultat est obtenu du fait que la  zone de     liaison    88 du barillet à cylindres avec  l'arbre est disposée de manière telle qu'elle per  met au     barillet    de pivoter autour d'un point  situé dans le plan des centres de poussée agis  sant sur tous les pistons. Il va de soi que le jeu  nécessaire entre le barillet à cylindres et l'arbre  est en tout cas très faible, étant donné qu'il  doit être simplement suffisant pour permettre  à l'arbre de fléchir et se     désaligner    dans la  mesure maximum prévue.

   Grâce à cette cons  truction, la position du barillet à cylindres est  positivement déterminée par la plaque de dis  tribution, mais seulement en ce qui concerne  sa position axiale le long de l'arbre et la direc  tion de l'axe du barillet par rapport à l'axe  de l'arbre. La plaque de distribution n'exerce  aucune contrainte sur le barillet à cylindres en  ce qui concerne sa position latérale. De plus,  la liaison universelle et coulissante entre le       barillet    à cylindres et l'arbre détermine la posi  tion dudit     barillet    en ce qui concerne le mou  vement latéral seulement, ledit barillet restant  libre en ce qui concerne sa position le long de  l'arbre et la direction suivant l'axe du barillet.  



  L'axe 94 de la douille 60     intersecte    l'axe  de l'arbre 72 au point 92 ; le point 92 est  aussi le centre de la surface sphérique 66 du      collier 68, comme indiqué par le rayon 96.  Grâce à la disposition géométrique décrite, on  est sûr que la douille 60 et le collier 68 pour  ront tourner librement autour de leurs axes  respectifs, un contact de cercle entier étant en  même temps maintenu entre la     surface    sphé  rique 66 et la surface tronconique 64.

   De plus,  le mouvement relatif de la cage 56 et des boî  tiers 42 les uns par rapport aux autres est  ainsi réduit au minimum.     Le    ressort 74 solli  cite le barillet à cylindres 34 vers la plaque  de distribution 44, et sollicite les boîtiers 42  vers la plaque de butée 46, sans     flexion    appré  ciable pendant le fonctionnement de l'appareil.  Une longue durée de service exempte de per  turbations est ainsi assurée.

Claims (1)

1. REVENDICATION Appareil de transmission d'énergie à fluide sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre d'entraînement ; une enveloppe pour vue d'une plaque de distribution plate fixe ; un barillet à cylindres rotatif butant contre ladite plaque de distribution, supporté par l'arbre d'entraînement et solidaire en rotation de celui-ci et comportant une série d'alésages formant cylindres dont les axes sont parallèles à l'axe de rotation ; des pistons montés pour coulisser dans lesdits alésages ; une plaque de butée inclinée montée dans l'enveloppe ; la plaque de distribution présentant des lumières d'admission et d'échappement amenées alter nativement à communiquer avec les alésages formant cylindres, par rotation du barillet ;

   un collier à mouvement coulissant axial encer clant l'arbre d'entraînement et supporté par cet arbre, ledit collier présentant une surface extérieure sphérique ; une douille présentant intérieurement une surface en contact avec la surface extérieure sphérique du collier ; une liaison de transmission de force mécanique entre cette douille et les pistons ; et un dispo sitif élastique exerçant son action entre le baril let à cylindres et le collier, de telle sorte que ledit barillet est sollicité vers la plaque de distribution en même temps que les pistons sont sollicités vers la plaque de butée par l'in termédiaire du collier et de la douille. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que le collier à mouvement cou lissant axial est constitué par une tranche de sphère limitée par deux plans parallèles et présentant une ouverture axiale. 2. Appareil selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement présente des nervures longitudinales et en ce que le collier présente dans la paroi de son ouverture axiale des rai nures complémentaires desdites nervures. 3.

   Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que le barillet à cylindres est relié à l'arbre d'entraînement par une liaison consti tuée par des rainures d'assemblage pratiquées dans ledit barillet et dans lesquelles sont enga gées des nervures complémentaires de l'arbre d'entraînement. 4. Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que le barillet à cylindres présente une cavité centrale renfermant une première butée solidaire du barillet, en ce qu'une seconde butée, solidaire dudit collier, est disposée en regard de ladite première butée, et en ce qu'un organe élastique est logé à l'intérieur de la cavité, de manière à exercer son action entre ces deux butées. 5.

   Appareil selon la revendication et la sous-revendication 4, caractérisé en ce que ledit organe élastique entoure l'arbre d'entraînement. 6. Appareil selon la revendication et les sous-revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'entre l'organe élastique et la seconde butée est disposée au moins une tige-poussoir traver sant en direction axiale une partie du barillet comprise entre ladite cavité et le collier. 7. Appareil selon la revendication et les sous-revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la tige-poussoir traverse ladite partie du barillet dans une zone entourant la liaison entre le barillet à cylindres et l'arbre d'entraî nement. 8.

   Appareil selon la revendication et la sous-revendication 3, caractérisé en ce que le barillet à cylindres est supporté en direction radiale uniquement par l'arbre d'entraînement et cela uniquement par ladite liaison entre le barillet et l'arbre. 9.

   Appareil selon la revendication et les sous-revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chacun des pistons possède à son extré mité extérieure une surface sphérique par la quelle il prend appui sur la surface inclinée de la plaque de butée inclinée, de manière que les forces transmises entre chaque piston et la plaque de butée et qui sont perpendiculaires à la surface inclinée de cette plaque, passent par le centre de ladite surface sphérique ; en ce que le barillet à cylindres est en contact avec ladite plaque de distribution selon une surface plane, ce contact déterminant la posi tion axiale du barillet et l'orientation de son axe, et permettant au barillet de coulisser laté ralement ;

   et en ce que le barillet est relié à l'arbre d'entraînement par une liaison univer selle et coulissante déterminant la position laté- rale du barillet par rapport à l'arbre tout en lui permettant de coulisser axialement et de s'incliner par rapport à cet arbre autour d'un point de l'axe de l'arbre situé dans le plan contenant les centres desdites surfaces sphé riques des extrémités des pistons. 10.

   Appareil selon la revendication et les sous-revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'extrémité à surface sphérique de chaque piston est engagée dans un boîtier à rotule relié à ladite douille, de manière à être solli cité contre la surface inclinée de la plaque de butée par la force exercée sur le collier par l'organe élastique et transmise à la douille par le collier. 11.

   Appareil selon la revendication et les sous-revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les boîtiers à rotule sont reliés à ladite douille de manière que les centres des surfaces sphériques de tous les pistons sont situés dans un plan passant par le centre de la surface extérieure sphérique dudit collier par laquelle celui-ci est en contact avec la surface intérieure de la douille.