EP0043881B1 - Dispositif hydraulique rotatif convertisseur et répartiteur à multi-cylindrées synchronisées - Google Patents

Dispositif hydraulique rotatif convertisseur et répartiteur à multi-cylindrées synchronisées Download PDF

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EP0043881B1
EP0043881B1 EP19800401063 EP80401063A EP0043881B1 EP 0043881 B1 EP0043881 B1 EP 0043881B1 EP 19800401063 EP19800401063 EP 19800401063 EP 80401063 A EP80401063 A EP 80401063A EP 0043881 B1 EP0043881 B1 EP 0043881B1
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EP
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radius
cubic
pressure
stator
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EP0043881A1 (fr
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Gaston Sauvaget
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Individual
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/08—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/356—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
    • F04C2/3566—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic distributor-distributor device with synchronized multi-displacement intended to transform hydraulic energy into kinetic energy of rotation and vice versa.
  • Hydraulic motors or pumps are already known as described in patents AU-B-443618, FR-A-2 057 272, US-A-3 416 457.
  • the patent AU-B-443 618 describes a hydraulic device (page 3 line 7 - page 5, line 24 and Figures 1-3) distributor converter intended to transform hydraulic energy into kinetic energy of rotation and vice versa, comprising a stator (2), a rotor (13) in which grooves are formed ( 16) equidistant radials, each designed to receive a pallet (20) whose lower face moves on the periphery (11) of the stator which has recesses forming the displacements (18), the thrust of the working fluid ensuring the drive in rotation of the rotor by moving successively in the displacements of the stator, two lateral flanges (14) mounted on a bearing (6, 7) and integral with the rotor, closing the assembly tightly.
  • French patent FR-A-2 057 272 also describes a device for converting hydraulic or pneumatic energy into kinetic energy or vice versa, such as a rotary vane motor or pump.
  • the device comprises, Figure 1, a stator (10), an outer rotor (1, 2, 38) in which are formed recesses (29).
  • the stator comprises pallet housings (69a, 69b, 69c) in FIG. 7 and supply pipes (25, 26) opening out on each side of each pallet; said pipes can be ordered separately and allow a speed variation for an almost constant flow.
  • the device according to the invention aims to overcome these drawbacks.
  • the invention as characterized in the claims solves the problem of creating a hydraulic device making it possible to obtain very large direct torques at low speed, capable of reaching the limits of current technology of transmission means, this that is to say of the order of at least 10,000,000 Nm and this with a mass that is all the more weaker as the torque increases, therefore with increasing mass power. It offers the possibility of self-compensating for dimensional variations, whatever their origin, by generating very few leaks without causing wear or cyclic pulsations. Its overall displacement can range from the fraction of a liter to hundreds of liters with very many gear ratios in both directions of rotation with remarkable efficiency. In addition, it provides total security in the event of very large overloads which can lead to the failure of control or reception components, by instantly coasting. It also allows starting and braking of masses with very high inertia.
  • the device according to the invention comprises four equidistant displacements A, B, C, D, formed in the stator 1 of external radius R.
  • the bottom of each of the displacements is of radius r aI r b , r b , r d .
  • the rotor 2 concentric with the stator 1, has a large clearance J between the radius R and the radius R1 internal to the rotor.
  • the rotor 2 has 24 equidistant and radially oriented grooves 3, in which 24 differential valves slide 4.
  • the closing flanges are assembled by 24 bolts 5.
  • the uncut valves are visible as well as a circular groove 6 supplying the differential chambers 7 at the pressure Pi prevailing inside the casing.
  • the pressure Pi can be controlled and controlled by an external distributor connected to the orifice 8 which, via the pipe 9, distributes said pressure.
  • the Pi inlet pipes can be isolated by displacement. Displacement B is shown inactive.
  • the valves are raised to the bottom of their groove 3, the other displacements A, C, D, are active. They are each limited by a ramp R.
  • each of the ramps has a groove, for the displacement A these grooves are designated by Ru a1 , R Ua2 . etc ... In these grooves lead to the inlet and outlet pipes of the working fluid 10. These pipes act, according to the direction of rotation, as the inlet or outlet function of the fluid. Here the direction of rotation is represented by the arrow F.
  • the lines 10 have been designated by HP for high pressure and BP for low pressure. In the inactive cylinder B, all the pipes are at low pressure BP.
  • the detail of the displacement A is better seen on the enlargement in section (along the plane P of FIG. 1) FIG. 2.
  • the direction of application of the high pressure HP, on the part of the valve 11 being in position active in the displacement in sliding contact on the radius r (r a ), is designated by the arrows S.
  • the thrust of the working fluid on the valve is equal to P bar / cm 2 multiplied by the active surface (R - r) L , L is the width of the valve.
  • a valve 12 is shown descending the ramp R a2, while another valve 13 goes up the ramp R a1 .
  • a displacement is limited by the pre-active valves located on either side thereof. In fig. 1 the displacement is limited by the valves 14 and 15, the valve 16 is no longer tight on R.
  • the two grooves Ru a1 , Ru a2 of each of the displacements are of length equal to that of the ramps or preferably a little longer as in FIG. 2.
  • the edge of the valve 4 is at the end of the cylindrical part r while the edge of the groove Ru a2 is at the end of the cylindrical part r however the edge of the groove Ru a2 is located opposite the pressure exchanger pipe of the valve which is therefore deactivated, that is to say made inactive. This allows the valve to go up the ramps under pressure. It is the same for the valve 12 which descends the ramp. The construction details of the valves will be described later.
  • FIG. 3 there is shown the section along A of FIG. 1.
  • the reference numbers of fig. 1 and 2 were used.
  • This view shows the section of the torus constituting the annular device, the shape of the stator 1, of the rotor 2, of the closing flanges 17, 18 and of the roller bearings 19, 20, as well as their retaining flanges 21, 22, fixed by screws 23 on the flanges 17, 18.
  • the circulation of the fluid at the pressure Pi of the casing is represented by a shading with small points. We also see the differential return chambers 7 of the valves at the bottom of their groove.
  • FIG. 4 shows the section along B of FIG. 1.
  • the circulation of the fluid at the pressure of the casing is also represented by a shading with small points.
  • the pipes 9 which supply the circular grooves (fig. 1) open into the differential chambers 7 ensuring the return of the valves at the bottom of their groove under the action of the pressure Pi of the casing in the absence of high pressure HP in line with the displacement.
  • This view also shows the fixing of the flanges 17, 18 to the rotor 2 by means of the bolts 5.
  • the holes 28 (fig. 3) and 29 (fig. 4) have a centering and a tapping, they are used for fixing on the built on the one hand and on the receiving member on the other.
  • FIG. 5 shows the valve in elevation. It is in the form of a rectangular parallelepiped whose differential section is obtained by making a shoulder 30, 31 on each of the short sides, which has the effect of reducing the active surface 32 of the lower part or valve head by relative to the upper surface 33 on which the working fluid acts to slide the valve in its groove through it through the holes 34, 35, 36, 37 (fig. 8) drilled from the face 33 and opening into a longitudinal groove 38 , of shallow depth, located on the axis of symmetry YY of the surface 32.
  • the valve comprises, on its axis of symmetry XX, a threaded hole 39 which receives a threaded sleeve 40 (valve 12 of FIG. 2) limiting the stroke of the pusher 41 recalled by the spring 42 in the output position.
  • the function of this plunger is to make the valve pre-active on the radius R of the stator in the absence of a defusing pressure in the differential chambers 7, so as to automatically delimit the active displacements when the valves pass.
  • the differential return pressure of the valves in the bottom of their groove must be greater than the thrust of the return springs 42 so that the output end of the pusher 41 is almost completely pressed into the socket 40, which has the effect to prevent the valve from coming into tight contact on the spoke R.
  • the valves are furthermore each provided with a shallow plating clearance 43, located on each of their large parallel faces in the part of the valve always remaining inside the corresponding groove in the rotor; this clearance opens at 44 on the active surface 32.
  • This surface is of concave shape along a radius 45 (FIG. 12) which corresponds to the average radius Rm of the displacements R + r / 2.
  • This radius Rm is connected on the large outer faces by a flat or better by a convex part 46, 47, being in contact with the ramps Ru at the time of the descent or the rise of the valves in the displacements.
  • the valves are furthermore provided with pressure-exchange lines 48, 49, FIG. 10 and 11, each putting one of the surface portions 32 into communication with the clearance 44 located on the opposite face. This arrangement allows the valves to be placed and immobilized when they are in sealed contact with the radius r of the displacement capacity. There is never any friction in the grooves when the valves are active.
  • the pressure Pi acts on the shoulders 30, 31 of the valves, it is always greater than the low pressure BP.
  • the high pressure HP acts on the surface 33 of the valves according to the result of the pressures HP and BP, which forces the valve to come out of its groove and to come into contact with the rays R and r.
  • the pressure variation control Pi may or may not be specific to each of the displacements.
  • the pressure Pi can be calibrated to precisely define the sliding contact pressure of the active surface 32 of the valves on the surface of radius r of the stator.
  • the depth of the displacements R-r is preferably different, in particular when they are three in number or multiples of three or two. They are of equal depth in pairs in diametric opposition, each pair may or may not be different from the others in volume.
  • the cylindrical parts R of the stator, of developed length L and r of developed length I must be of substantially equal length and of a value such that they allow each to receive at least two valves simultaneously.
  • the various reduction ratios of the speed of rotation can be obtained according to an arithmetic progression by successively combining displacements of different or equal volume, the volume of which is calculated as a function of this progression.
  • At least one of the displacements can be used as a pump, compressor or distributor to control or control auxiliary functions or one or more displacements of a second device operating in parallel or in series with the first.
  • the invention applies to all cases of coupling, decoupling, distribution and conversion of power, speeds, torques, for small, medium, large or very large powers.

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Description

  • L'invention concerne un dispositif hydraulique convertisseur répartiteur à multi-cylindrées synchronisées destiné à transformer une énergie hydraulique en une énergie cinétique de rotation et réciproquement. On connaît déjà des moteurs ou pompes hydrauliques tels que décrits dans les brevets AU-B-443618, FR-A-2 057 272, US-A-3 416 457. Le brevet AU-B-443 618 décrit un dispositif hydraulique (page 3 ligne 7 - page 5, ligne 24 et figures 1-3) convertisseur répartiteur destiné à transformer une énergie hydraulique en énergie cinétique de rotation et réciproquement, comportant un stator (2), un rotor (13) dans lequel sont ménagées des rainures (16) radiales équidistantes, prévues pour recevoir chacune une palette (20) dont la face inférieure se déplace sur la périphérie (11) du stator laquelle comporte des évidements formant les cylindrées (18), la poussée du fluide moteur assurant l'entraînement en rotation du rotor en se déplaçant successivement dans les cylindrées du stator, deux flasques latérales (14) montées sur roulement (6, 7) et solidaires du rotor, refermant l'ensemble de façon étanche.
  • Le brevet français FR-A-2 057 272 décrit également un dispositif convertisseur d'énergie hydraulique ou pneumatique en énergie cinétique ou l'inverse, tel que moteur ou pompe rotatifs à palettes. Le dispositif comporte, figure 1, un stator (10), un rotor extérieur (1, 2, 38) dans lequel sont ménagés des évidements (29). Le stator comporte des logements de palettes (69a, 69b, 69c) figure 7 et des canalisations d'alimentation (25, 26) débouchant de chaque côté de chaque palette ; lesdites canalisations peuvent être commandées séparément et permettent une variation de vitesse pour un débit presque constant.
  • Le brevet US-A-3 416 457 décrit un convertisseur hydraulique dans lequel les palettes (176) se déplacent dans des chambres (178) à pression active, les palettes sont rendues actives au moyen d'une pression de commande agissant sur les pistons (194) en coopération avec des ressorts (84) figure 6.
  • Ces différents dispositifs hydauliques ne permettent pas d'obtenir à la fois un nombre élevé de rapports de vitesses et un bon rendement. Leur rapport pression/puissance massique/couple est défavorable. Leur durée de vie est généralement faible du fait des efforts internes importants qu'ils engendrent. Leur rendement est particulièrement faible dans les petits rapports car ils mettent en circulation un important volume de fluide hydraulique inactif.
  • Les utilisations des moteurs hydrauliques de type connu sont actuellement limitées technologi- quement en puissance, la cylindrée maximum développée à ce jour est de l'ordre de vingt litres. Ce type de moteur ne supporte pas les déformations élastiques d'organes, ovalisations, variations dimensionnelles dues aux différences de températures, car elles engendrent des efforts anormaux qui provoquent une usure très rapide ainsi que d'importantes fuites réduisant la puissance et le rendement. Le bon fonctionnement exige des finitions de surfaces très fines ainsi que des masses métalliques très importantes pour limiter les fuites dues aux déformations élastiques.
  • Le dispositif selon l'invention a pour but de pallier ces inconvénients. L'invention telle qu'elle est caractérisée dans les revendications résoud le problème consistant à créer un dispositif hydraulique permettant l'obtention de très grands couples en direct à basse vitesse, pouvant atteindre les limites de la technologie actuelle des moyens de transmission, c'est-à-dire de l'ordre d'au moins 10000000 Nm et cela avec une masse relativement d'autant plus faible que le couple s'accroît, donc avec une puissance massique croissante. Il offre la possibilité d'autocompenser les variations dimensionnelles, quelle qu'en soit l'origine, en n'engendrant que très peu de fuites sans provoquer d'usure ni de pulsations cycliques. Sa cylindrée globale peut aller de la fraction de litre à des centaines de litres avec de très nombreux rapports de vitesses dans les deux sens de rotation avec un rendement remarquable. En outre, il assure une sécurité totale en cas de surcharges très importantes pouvant entraîner la rupture d'organes de commande ou de réception, en se mettant instantanément en roue libre. Il permet également le démarrage et le freinage de masses de très forte inertie.
  • Aucune puissance inutile n'est absorbée, ce qui contribue à obtenir un rendement global très élevé comparativement aux solutions connues de puissance voisine.
  • Les avantages obtenus grâce au dispositif selon l'invention consistent essentiellement en ceci que les très grands couples sont obtenus en choisissant un rayon moyen des cylindrées (R + r/2) de l'ordre de plusieurs mètres la section d'application du fluide moteur (section annulaire du dispositif) pouvant rester constante par plages de couples. Le dispositif comporte un stator, un rotor dans lequel sont ménagées des rainures radiales équidistantes, prévues pour recevoir chacune une palette dont la surface active se déplace sur la périphérie du stator lequel comporte des évidements formant les cylindrées (A, B, C, D), la poussée du fluide moteur assurant l'entraînement en rotation du rotor en se déplaçant successivement dans les cylindrées (A, B, C, D) du stator, deux flasques latéraux montés sur roulements et solidaires du rotor referment l'ensemble de façon étanche, chaque cylindrée communiquant par deux canalisations avec les haute et basse pressions, caractérisé :
    • - en ce que le stator comportant les cylindrées est annulaire et ne possède pas de moyeu, et en coopération avec le rotor, des flasques de fermeture et des flasques de retenue, il forme un moteur ou une pompe entièrement annulaire,
    • - en ce que les rayons R du stator et R1 du rotor sont définis par le nombre de cylindrées, par le pas entre les palettes et par l'épaisseur desdites palettes, il en résulte une longueur de la partie cylindrique active de rayon r du fond des cylindrées A, B, C, D, une longueur des rampes d'entrée et de sortie des cylindrées et une longueur des parties cylindriques de rayon R dudit stator, de telle sorte que l'étanchéité desdites cylindrées soit assurée par une palette en aval et une palette en amont sur ledit rayon R,
    • - en ce que la puissance maximale dudit convertisseur est fonction du nombre de cylindrées simultanément actives et donc de la valeur du rayon R,
    • - en ce que le débit du fluide est sensiblement constant à toutes les vitesses de rotation tout en pouvant admettre, pour éviter les à-coups au moment du passage des vitesses, une variation du débit de l'ordre de plus ou moins 15 %,
    • - en ce que l'admission du fluide est pilotée séparément pour chacune des cylindrées A, B, C, D, quand le nombre de cylindrées est impair, le volume des cylindrées pouvant être différent, ou séparément pour chaque paire de cylindrées en opposition diamétrale quand le nombre de cylindrées est pair,
    • - en ce que les cylindrées inactives ne sont pas soumises à un débit de fluide,
    • - en ce que les palettes sont construites en forme de valves différentielles à double effet, qui sont rendues actives, au contact du rayon r du fond des cylindrées actives, ou bien rappelées au fond de leur logement au moyen d'une pression différentielle Pi ou une pression du carter agissant directement sur les valves différentielles,
    • - et en ce que la mise en roue libre instantanée est obtenue en accroissant la pression Pi du carter ou en interrompant l'alimentation de la haute pression dans les cylindrées actives.
    • L'invention est décrite en détail dans le texte qui suit en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs dans lequels :
    • la figure 1 représente une coupe partielle en élévation du dispositif selon l'invention, flasque retiré ;
    • la figure 2 représente une coupe partielle en élévation du dispositif selon l'invention, agrandie suivant le plan P de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une coupe du dispositif selon l'invention suivant la flèche A de la figure 1 ;
    • la figure 4 est une coupe du dispositif selon l'invention suivant la flèche B de la figure 1 ;
    • les figures 5 à 13 sont des vues montrant la valve différentielle.
  • Tel qu'il est représenté sur la figure 1 en élévation en coupe partielle, le dispositif selon l'invention comporte quatre cylindrées équidistantes A, B, C, D, ménagées dans le stator 1 de rayon extérieur R. Le fond de chacune des cylindrées est de rayon raI rb, rb, rd. Le rotor 2, concentrique au stator 1, présente un jeu important J entre le rayon R et le rayon R1 interne au rotor. Le rotor 2 comporte 24 rainures équidistantes et radialement orientées 3, dans lesquelles coulissent 24 valves différentielles 4. Les flasques de fermeture sont assemblés par 24 boulons 5. Dans la zone où le flasque a été retiré, on aperçoit les valves non coupées ainsi qu'une rainure circulaire 6 alimentant les chambres différentielles 7 à la pression Pi régnant à l'intérieur du carter. La pression Pi peut être contrôlée et pilotée par un distributeur extérieur relié à l'orifice 8 qui, par la canalisation 9, répartit ladite pression. On peut isoler les canalisations d'admission de Pi par cylindrée. La cylindrée B est représentée inactive. Les valves sont remontées au fond de leur rainure 3, les autres cylindrées A, C, D, sont actives. Elles sont limitées chacune par une rampe R.1, Ra2, Rb1, Rb2, Rc1, Rc2, Rd1, Rd2-Chacune des rampes comporte une rainure, pour la cylindrée A ces rainures sont désignées par Rua1, RUa2. etc... Dans ces rainures aboutissent les canalisations d'admission et d'échappement du fluide moteur 10. Ces canalisations font, suivant le sens de rotation, fonction d'admission ou d'échappement du fluide. Ici le sens de rotation est figuré par la flèche F. Les canalisations 10 ont été désignées par HP pour la haute pression et BP pour la basse pression. Dans la'cylindrée inactive B, toutes les canalisations sont en basse pression BP.
  • On voit mieux le détail de la cylindrée A sur l'agrandissement en coupe (suivant le plan P de la figure 1) figure 2. Le sens d'application de la haute pression HP, sur la partie de la valve 11 se trouvant en position active dans la cylindrée en contact glissant sur le rayon r (ra), est désigné par les flèches S. La poussée du fluide moteur sur la valve est égale à P bar/cm2 multiplié par la surface active (R - r) L, L est la largeur de la valve. Une valve 12 est représentée descendant la rampe Ra2 cependant qu'une autre valve 13 remonte la rampe Ra1. Une cylindrée est limitée par les valves pré-actives se trouvant de part et d'autre de celle-ci. Sur la fig. 1 la cylindrée est limitée par les valves 14 et 15, la valve 16 n'est plus étanche sur R. Les deux rainures Rua1, Rua2 de chacune des cylindrées sont de longueur égale à celle des rampes ou préférablement un peu plus longues comme sur la figure 2. Le bord de la valve 4 se trouve à l'extrémité de la partie cylindrique r cependant que le bord de la rainure Rua2 se trouve à l'extrémité de la partie cylindrique r cependant que le bord de la rainure Rua2 se trouve en face de la canalisation échangeuse de pression de la valve qui de ce fait se trouve désamorcée, c'est-à-dire rendue inactive. Ceci permet à la valve de remonter les rampes en équipression. Il en est de même pour la valve 12 qui descend la rampe. Le détail de réalisation des valves sera décrit plus loin.
  • Sur la figure 3 on a représenté la coupe suivant A de la fig. 1. Les numéros de repère des fig. 1 et 2 ont été utilisés. Cette vue montre la section du tore constituant le dispositif annulaire, la forme du stator 1, du rotor 2, des flasques de fermeture 17, 18 et des roulements à galets 19, 20, ainsi que leurs flasques de retenue 21, 22, fixés par des vis 23 sur les flasques 17, 18. Des joints d'étanchéité statiques 24, 25 et d'étanchéité en rotation 26, assurent l'étanchéité de l'ensemble. La circulation du fluide à la pression Pi du carter est représentée par un ombrage à petits points. On voit également les chambres différentielles 7 de rappel des valves au fond de leur rainure.
  • - La fig. 4 représente la coupe suivant B de la fig. 1. La circulation du fluide à la pression du carter est également représentée par un ombrage à petits points. Les canalisations 9 qui alimentent les rainures circulaires (fig. 1) débouchent dans les chambres différentielles 7 assurant le rappel des valves au fond de leur rainure sous l'action de la pression Pi du carter en l'absence de haute pression HP au droit des cylindrées. Cette vue montre également la fixation des flasques 17, 18 sur le rotor 2 au moyen des boulons 5. Les trous 28 (fig. 3) et 29 (fig. 4) comportent un centrage et un taraudage, ils servent à la fixation sur le bâti d'une part et sur l'organe récepteur d'autre part.
  • Sur la planche V on a représenté la valve différentielle sur les figures 5 à 13. La fig. 5 montre la valve en élévation. Elle se présente sous la forme d'un parallélépipède rectangle dont la section différentielle est obtenue en réalisant un épaulement 30, 31 sur chacun des petits côtés, ce qui a pour effet de réduire la surface active 32 de la partie inférieure ou tête de valve par rapport à la surface supérieure 33 sur laquelle agit le fluide moteur pour faire coulisser la valve dans sa rainure en la traversant par les trous 34, 35, 36, 37 (fig. 8) percés depuis la face 33 et débouchant dans une rainure longitudinale 38, de faible profondeur, située sur l'axe de symétrie YY de la surface 32. La valve comporte, sur son axe de symétrie XX, un trou taraudé 39 qui reçoit une douille filetée 40 (valve 12 de la fig. 2) limitant la course du poussoir 41 rappelée par le ressort 42 en position de sortie. La fonction de ce poussoir est de rendre la valve pré-active sur le rayon R du stator en l'absence d'une pression de désamorçage dans les chambres différentielles 7, de façon à délimiter automatiquement les cylindrées actives au passage des valves. La pression différentielle de rappel des valves dans le fond de leur rainure doit être supérieure à la poussée des ressorts de rappel 42 de façon à ce que l'extrémité sortie du poussoir 41 soit presque complètement enfoncée dans la douille 40, ce qui a pour effet d'empêcher la valve d'entrer en contact étanche sur le rayon R. Les valves sont en outre munies chacune d'un dégagement de placage 43 de faible profondeur, situé sur chacune de leurs grandes faces parallèles dans la partie de la valve restant toujours à l'intérieur de la rainure correspondante dans le rotor ; ce dégagement débouche en 44 sur la surface active 32. Cette surface est de forme concave suivant un rayon 45 (fig. 12) qui correspond au rayon moyen Rm des cylindrées R + r/2. Ce rayon Rm se raccorde sur les grandes faces extérieures par un plat ou mieux par une partie convexe 46, 47, se trouvant en contact avec les rampes Ru au moment de la descente ou de la montée des valves dans les cylindrées. Les valves sont en outre munies de canalisations échangeuses de pression 48, 49, fig. 10 et 11, mettant chacune en communication une des portions de surface 32 avec le dégagement 44 situé sur la face opposée. Cette disposition permet le placage des valves et leur immobilisation lorsqu'elles sont en contact étanche avec le rayon r du fond de cylindrée. Il n'y a jamais de frottement dans les rainures lorsque les valves sont actives.
  • Sur la fig. 13 on a montré le schéma de fonctionnement à double effet des valves différentielles. Elles sont renvoyées dans le fond de leur rainure en absence de haute pression ou lorsque la pression Pi interne au carter est modifiée par une commande extérieure, par exemple par un distributeur hydraulique non représenté.
  • La pression Pi agit sur les épaulements 30, 31 des valves, elle est toujours supérieure à la basse pression BP. La haute pression HP agit sur la surface 33 des valves selon la résultante des pressions HP et BP, laquelle oblige la valve à sortir de sa rainure et à venir en contact avec les rayons R et r. La commande de variation de pression Pi peut être propre ou non à chacune des cylindrées. La pression Pi peut être tarée pour définir avec précision la pression de contact glissant de la surface active 32 des valves sur la surface de rayon r du stator. La profondeur des cylindrées R-r est préférablement différente, notamment lorsqu'elles sont au nombre de trois ou de multiples de trois ou de deux. Elles sont d'égale profondeur par paires en opposition diamétrale, chaque paire pouvant être ou non différente des autres en volume. Les parties cylindriques R du stator, de longueur développée L et r de longueur développée I doivent être d'une longueur sensiblement égale et d'une valeur telle qu'elles permettent de recevoir simultanément chacune au moins deux valves.
  • Les différents rapports de réduction de la vitesse de rotation peuvent être obtenus suivant une progression arithmétique en combinant successivement des cylindrées de volume différent ou égal, dont le volume est calculé en fonction de cette progression.
  • Le démarrage au couple maximum peut être obtenu en laminant le fluide dans le distributeur d'alimentation.
  • Au moins une des cylindrées peut être utilisée en pompe, compresseur ou répartiteur pour commander ou asservir des fonctions annexes ou une ou plusieurs cylindrées d'un second dispositif fonctionnant en parallèle ou en série avec le premier.
  • L'invention s'applique à tous les cas de couplage, découplage, répartition et conversion de puissance, de vitesses, couples, pour des puissances petites, moyennes, grandes ou très grandes.

Claims (12)

1. Dispositif hydraulique convertisseur répartiteur destiné à transformer une énergie hydraulique en énergie cinétique de rotation et réciproquement, comportant un stator (1), un rotor (2) dans lequel sont ménagées des rainures (3) radiales équidistantes, prévues pour recevoir chacune une palette (4) dont la surface active se déplace sur la périphérie du stator lequel comporte des évidements formant les cylindrées (A, B, C, D), deux flasques latéraux montés sur roulements (19, 20) et solidaires du rotor (2) referment l'ensemble de façon étanche, chaque cylindrée communiquant par deux canalisations (10) avec les haute et basse pressions (HP, BP), caractérisé :
- en ce que le stator (1) comportant les cylindres (A, B, C, D) est annulaire et ne possède pas de moyeu, et en coopération avec le rotor (2), des flasques de fermeture (17, 18) et des flasques de retenue (21, 22), il forme un moteur ou une pompe entièrement annulaire,
- en ce que les rayons (R) du stator (1) et (R1) du rotor (2) sont définis par le nombre de cylindrées, par le pas entre les palettes (4) et par l'épaisseur desdites palettes, il en résulte une longueur de la partie cylindrique active de rayon r du fond des cylindrées (A, B, C, D), une longueur des rampes (R.1, R,2, Rb1' Rb2, RC1' Rca. Rd1, Rd2) d'entrée et de sortie des cylindrées et une longueur des parties cylindriques de rayon R dudit stator, de telle sorte que l'étanchéité desdites cylindrées soit assurée par une palette en aval et une palette en amont sur ledit rayon R,
- en ce que la puissance maximale dudit convertisseur est fonction du nombre de cylindrées simultanément actives et donc de la valeur du rayon R,
- en ce que le débit du fluide est sensiblement constant à toutes les vitesses de rotation tout en pouvant admettre, pour éviter les à-coups au moment du passage des vitesses, une variation du débit de l'ordre de plus ou moins 15 %,
- en ce que l'admission du fluide est pilotée séparément pour chacune des cylindrées (A, B, C, D) quand le nombre de cylindrées est impair, le volume des cylindrées (A, B, C, D) quand le nombre de cylindrées est impair, le volume des cylindrées pouvant être différent, ou séparément pour chaque paire de cylindrées en opposition diamétrale quand le nombre de cylindrées est pair,
- en ce que les cylindrées inactives ne sont pas soumises à un débit de fluide,
- en ce que les palettes sont construites en forme de valves différentielles (4) à double effet, qui sont rendues actives, au contact du rayon (r) du fond des cylindrées, directement par la haute pression (HP) dans les cylindrées actives, ou bien rappelées au fond de leur logement au moyen d'une pression différentielle (Pi) ou pression du carter agissant directement sur les valves différentielles (4),
- et en ce que la mise en roue libre instantanée est obtenue en accroissant la pression (Pi) du carter ou en interrompant l'alimentation de la haute pression (HP) dans les cylindrées actives.
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