EP0334905A1 - Moteur pneumatique a disque propulsif par reaction. - Google Patents

Moteur pneumatique a disque propulsif par reaction.

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EP0334905A1
EP0334905A1 EP88905874A EP88905874A EP0334905A1 EP 0334905 A1 EP0334905 A1 EP 0334905A1 EP 88905874 A EP88905874 A EP 88905874A EP 88905874 A EP88905874 A EP 88905874A EP 0334905 A1 EP0334905 A1 EP 0334905A1
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exhaust
axis
engine
propellant
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/32—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with pressure velocity transformation exclusively in rotor, e.g. the rotor rotating under the influence of jets issuing from the rotor, e.g. Heron turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/06—Adaptations for driving, or combinations with, hand-held tools or the like control thereof
    • F01D15/065—Adaptations for driving, or combinations with, hand-held tools or the like control thereof with pressure-velocity transformation exclusively in rotor

Definitions

  • Pneumatic motor with propulsion disc by reaction Pneumatic motor with propulsion disc by reaction.
  • the aim sought after according to the invention was to produce an engine capable of working at very high speed and finding multiple applications in particular for tools requiring cutting speeds, requiring rotational speeds of the order of several tens of thousands of revolutions. per minute.
  • Another object sought after according to the invention was to design a pneumatic motor of simple manufacture, quick assembly, inexpensive, of low weight and size avoiding all connecting and fixing parts, while guaranteeing a high operating reliability.
  • the pneumatic motor is remarkable in that it consists of a rotating shaft mounted on bearings driven in rotation under the effect of at least one jet of pressurized air and high flow leaving at at least one orifice or exhaust mouth formed radially on at least one propellant disc secured to the axis of the engine, the said orifice opening onto the outside diameter of the propellant disc disposed in an exhaust cage.
  • the propellant disc is arranged with a central bore for its mounting on the axis and comprises on one of its sides a recess constituting a chamber for receiving pressurized fluid; on the periphery of said disc and in its thickness being provided one or more exhaust ducts originating at one end opening into said receiving chamber and opening at their other end constituting a reactive duct over all or part of the length of the disc propellant and its outer periphery; side plates closing said disc laterally.
  • the engine finds a particularly advantageous application for deburring and milling turbines.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the pneumatic motor according to the invention.
  • FIG. 2 is a large-scale perspective view of the propellant disk of the engine, in particular illustrating the fluid receiving chamber.
  • FIG. 3 is a front view of the propellant disc.
  • FIG. 4 is a side view along line A-A of Figure 3.
  • the pneumatic motor consists of a rotating shaft (1) at very high speed mounted on two bearings (2) and driven in rotation under the effect of at least one jet of air leaving under pressure and high flow leaving at least one orifice or exhaust outlet formed radially at any angle on at least one propellant disc (3) secured to the axis of the engine, said orifice opening onto the outside diameter of said propellant disc.
  • the pneumatic motor comprises one or more cages for receiving one or more propulsion discs driven in rotation by at least one injection of a pressurized fluid, liquid or gaseous.
  • the engine comprises a propellant disc (3) arranged with a central bore (3-1) for mounting on the axis of the engine.
  • the disc comprises on one of its sides a recess (3-2) constituting a chamber for receiving the pressurized fluid.
  • one or more exhaust ducts (4) originating at their end (4-1) while being in communication with the receiving chamber, and overflowing at their other end (4-2) by constituting a reactive conduit over all or part of the width of the propellant disc and on the outer periphery thereof by projecting the fluid into the inner chamber of the exhaust cage.
  • the shape and profile of the exhaust and reactant duct (s) are produced in the most appropriate manner for guiding and orienting the fluid, and for practical implementation.
  • the propellant disc is mounted and fixed on the axis by any appropriate means and in particular by gluing.
  • On either side of the propellant disk are disposed front and rear flanges (5-6), intended to seal laterally the disk receiving chamber and the fluid exhaust duct or ducts while leaving the reactive duct free.
  • These flanges made of any suitable material, of desired thickness, are attached and fixed to the lateral faces of the disc and advantageously by gluing. They are also fixed by gluing by their internal bore (5-1) (6-1) on the axis of the motor.
  • the assembly thus formed is rotatably mounted in the exhaust cage (7).
  • This is in the form of a cylindrical sleeve with a bottom wall (7-1) mounted in a fixed position on the bearings (2).
  • An exhaust grille (8) is attached and fixed to the external or internal periphery of the sleeve part of the cage for receiving the propellant disc.
  • This grid is arranged in its central part with an opening for the introduction of a fluid injection nozzle (9) mounted at the end of a fluid supply pipe.
  • the axis of the nozzle is opposite the end of the motor axis.
  • the end of the latter is conical and partially engages in said nozzle to avoid loss of the fluid.
  • To guide and introduce the fluid into the receiving chamber of the propellant disc it is provided on the axis a groove (10) constituting the fluid injection conduit.
  • the operation of the air motor should be specified.
  • the user sends a pressurized fluid through the injection nozzle which penetrates via the injection duct produced on the axis of the engine into the receiving chamber of the propellant disc.
  • the fluid is then discharged through the exhaust duct (s) arranged radially on the propellant disc.
  • the latter is then rotated by driving the axis of the motor with which it is associated.
  • the fluid is projected onto the internal periphery of the exhaust cage, then it is discharged through the openings or vents of the exhaust grille.
  • such an engine rotates at a speed which can be regulated by the intensity of projection of the fluid in order to reliably reach speeds between 25,000 and 150,000 revolutions / minute.
  • the pneumatic motor can comprise several propulsion discs mounted on the shaft giving it multiple possibilities of torque. Via the injection duct produced on the engine axis, all the reception chambers produced on each disc will be at the same pressure, as will the exhaust ducts.
  • the exhaust duct is extended to form the reactive duct, the latter being produced in the form of a hole, a slot, a keyway-like groove, of cross section suitable for the desired engine torque. .
  • the pneumatic motor according to the invention finds numerous applications.
  • this engine is particularly advantageous for deburring and grinding turbines, or engraving or drilling.

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Abstract

Ce moteur est remarquable en ce qu'il est constitué d'un arbre tournant (1) monté sur paliers (2) entraînés en rotation sous l'effet d'au moins un jet d'air sous pression et débit élevé sortant d'au moins un orifice (4) ou bouche d'échappement ménagé radialement à un angle quelconque sur au moins un disque propulseur (3) solidaire de l'axe du moteur, ledit orifice débouchant sur le diamètre extérieur du disque propulseur disposé dans une cage d'échappement.

Description

Moteur pneumatique à disque propulsif par réaction.
Le but recherché selon l'invention était de réaliser un moteur susceptible de travailler à très grande vitesse et trouvant de multiples applications notamment pour des outils exigeant des vitesses de coupe, nécessitant des vitesses de rotation de l'ordre de plusieurs dizaines de milliers de tours par minute.
Un autre but recherché selon l'invention était de concevoir un moteur pneumatique de fabrication simple, de montage rapide, peu coûteux, de poids et d'encombrement faibles évitant toutes pièces de liaison et de fixation, tout en garantissant une grande fiabilité de fonctionnement.
Selon une première caractéristique, le moteur pneumatique est remarquable en ce qu'il est constitué d'un arbre tournant monté sur paliers entrainés en rotation sous l'effet d'au moins un jet d'air sous pression et débit élevé sortant d'au moins un orifice ou bouche d'échappement ménagé radiale- ment sur au moins un disque propulseur solidaire de l'axe du moteur, le dit orifice débouchant sur le diamètre extérieur du disque propulseur disposé dans une cage d'échappement.
Selon une autre caractéristique, le disque propulseur est agencé avec un alésage central pour son montage sur l'axe et comprend sur l'un de ses côtés un chambrage constituant une chambre de réception de fluide sous pression ; sur la périphérie dudit disque et dans son épaisseur étant ménagés un ou plusieurs conduits d'échappement prenant naissance à une extrémité en débouchant dans ladite chambre de réception et débouchant par leur autre extrémité en constituant un conduit réactif sur tout ou partie de la longueur du disque propulseur et sa périphérie extérieure ; des flasques obturant latéralement ledit disque.
Selon une autre caractéristique, le moteur trouve une application particulièrement avantageuse pour les turbines d'ébavurage et de meuglage.
Ces caractéristiques et d'autres encore ressorei ront bien de la suite de la description.
Pour fixer l'objet de l'invention d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins où :
- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du moteur pneumatique selon l'invention.
- La figure 2 est une vue à grande échelle et en perspective du disque propulseur du moteur, illustrant notamment la chambre de réception du fluide.
- La figure 3 est une vue de face du disque propulseur.
- La figure 4 est une vue de côté selon la ligne A-A de la figure 3.
Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative aux figures des dessins.
Le moteur pneumatique est constitué d'un arbre tourant (1) à très grande vitesse monté sur deux paliers (2) et entraînés en rotation sous l'effet d'un moins un jet d'air sortant sous pression et débit élevé sortant d'au moins un orifice ou bouche d'échappement ménagé radialement à un angle quelconque sur au moins un disque propulseur (3) solidaire de l'axe du moteur, ledit orifice débouchant sur le diamètre extérieur dudit disque propulseur.
Plus précisémment, le moteur pneumatique comporte une ou plusieurs cages de réception d'un ou plusieurs disques propulseurs entraînés en rotation par au moins une injection d'un fluide sous pression, liquide ou gazeux.
En se référant aux dessins, le moteur comprend un disque propulseur (3) agencé avec un alésage central (3-1) pour son montage sur l'axe du moteur.
Le disque comprend sur l'un de ses côtés un chambrage (3-2) constituant une chambre de réception du fluide sous pression.
Sur la périphérie du disque propulseur et dans son épaisseur sont réalisés un ou plusieurs conduits d'échappement (4) prenant naissance à leur extrémité (4-1) en étant en communication avec la chambre de réception, et débordant par leur autre extrémité (4-2) en constituant un conduit réactif sur tout ou partie de la largeur du disque propulseur et sur la périphérie extérieure de celui-ci en projetant le fluide dans la chambre intérieure de la cage d'échappement.
La forme et le profil du ou des conduits d'échappement et réactif sont réalisés de la manière la plus appropriée pour le guidage et l'orientation du fluide, et la réalisation pratique.
Le disque propulseur est monté et fixé sur l'axe par tous moyens appropriés et en particulier par collage. De part et d'autre du disque propulseur sont disposés des flasques avant et arrière (5-6), destinés à étancher latéralement la chambre de réception du disque et le ou les conduits d'échappement du fluide tout en laissant libre le conduit réactif. Ces flasques réalisés en tous matériaux appropriés, d'épaisseur désirée, sont rapportés et fixés sur les faces latérales du disque et avantageusement par collage. Ils sont également fixés par collage par leur alésage intérieur (5-1) (6-1) sur l'axe du moteur.
L'ensemble ainsi constitué est monté à rotation dans la cage d'échappement (7). Celle -ci se présente sous la forme d'un manchon cylindrique avec une paroi formant fond (7-1) monté à position fixe sur les paliers (2). Une grille d'échappement (8) est rapportée et fixée sur la périphérie extérieure ou interne de la partie manchon de la cage de réception du disque propulseur. Cette grille est aménagée dans sa partie centrale avec une ouverture pour l'introduction d'une buse d'injection de fluide (9) montée en bout d'un tuyau d'alimentation du fluide. L'axe de la buse est en regard de l'extrémité de l'axe moteur. L'extrémité de ce dernier est conique et s'engage partiellement dans ladite buse pour éviter une déperdition du fluide. Pour assurer le guidage et l'introduction du fluide dans la chambre de réception du disque propulseur, il est prévu sur l'axe une gorge (10) constituant le conduit d'injection du fluide.
Il est en outre prévu à l'arrière du moteur pneumatique ainsi conçu un nez ou bague d'arrêt (11) venant en appui sur les paliers.
Il convient de préciser le fonctionnement du moteur pneumatique. L'utilisateur envoie un fluide sous pression par la buse d'injection qui pénètre par l'intermédiaire du conduit d'injection réalisé sur l'axe du moteur dans la chambre de réception du disque propulseur.
Le fluide est alors évacué par le ou les conduits d'échappement disposés radialement sur le disque propulseur. Ce dernier est alors mis en rotation en entrainant l'axe du moteur auquel il est associé. Le fluide est projeté sur la périphérie interne de la cage d'échappement, puis il est évacué par les ouvertures ou évents de la grille d'échappement.
Selon les exprérimentations effectuées un tel moteur tourne à une vitesse qui peut être régulée par l'intensité de projection du fluide pour atteindre en toute fiabilité des vitesses entre 25 000 et 150 000 tours/minutes.
Sans sortir du cadre de l'invention, le moteur pneumatique peut comprendre plusieurs disques propulseurs montés sur l'arbre lui conférant de multiples possibilités de couple. Par l'intermédiaire du conduit d'injection réalisé sur l'axe moteur, toutes les chambres de réception réalisées sur chaque disque seront à la même pression ainsi que les conduits d'échappement.
Par ailleurs, le conduit d'échappement se prolongue pour former le conduit réactif, celui-ci étant réalisé sous la forme d'un trou, d'une fente, d'une rainure type rainure de clavette, de section appropriée au couple moteur désiré.
Le moteur pneumatique selon l'invention trouve de très nombreuses applications.
En particulier, ce moteur est particulièrement intéressant pour les turbines d'ébavurage et meulage, ou gravure ou perçage .
Les avantages ressortent bien de l'invention. En particulier, on souligne :
- la simplicité de montage du moteur, évitant l'utilisation de toutes pièces de liaison.
- la simplicité de fabrication des éléments consitutifs du moteur réduisant son prix de revient.
- la grande fiabilité de fonctionnement.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
-1- Moteur pneumatique caractérisé en ce qu'il est constitué d'un arbre tournant (1) monté sur paliers entrainés en rotation sous l'effet d'au moins un jet d'air sous spression et débit élevé sortant d'au moins un orifice ou bouche d'échappement ménagé radialement à un angle quelconque sur au moins un disque propulseur solidaire de l'axe du moteur, ledit orifice débouchant sur le diamètre extérieur du disque propulseur disposé dans une cage d'échappement.
-2- Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le disque propulseur (3) est agencé avec un alésage central (3-1) pour son montage sur l'axe et comprend sur l'un de ses côtés un chambrage (3-2) constituant une chambre de réception de fluide sous pression ; sur la périphérie dudit disque et dans son t épaisseur étant ménagés un ou plusieurs conduits d'échappement (4) prenant naissance à une extrémité en débouchant dans ladite chambre de réception et par leur autre extrémité en constituant un conduit réactif sur tout ou partie de la largeur du disque propulseur et sa périphérie extérieure ; des flasques (5-6) obturant latéralement ledit disque.
-3- Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les flasques sont rapportés et collés sur les faces latérales du disque et sur l'axe du moteur, le.ou les disques propulseurs étant également collés sur l'axe.
-4- Moteur selon les revendications 1 et 2 ensemble caractérisé en ce que le disque propulseur est monté dans une cage d'échappement (7) présentant un manchon cylindrique et se prolongeant sur un côté avec une paroi formant fond montée à position fixe sur les paliers ; une grille d'échappement étant rapportée et fixée sur la périphérie extérieure ou intérieure dudit manchon. -5- Moteur selon la revendication 4 caractérisé en ce que la grille d'échappement est agencée pour recevoir l'extrémité d'une buse d'injection de fluide, associée à un tuyau d'alimentation du fluide.
-6- Moteur selon les revendications 1, 2, 4 et 5 ensemble caractérisé en ce que l'axe dudit moteur est agencé avec une gorge formant le conduit d'injection dans la chambre de réception du disque propulseur.
-7- Moteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'extrémité de l'axe du moteur est conique et pénètre sensiblement dans la cavité intérieure de la buse d'éjection.
-8- Moteur selon les revendications 1, 2, 4, 5, 6 et 7 ensemble caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de cages d'échappement recevant chacune un disque propulseur.
-9- Moteur selon les revendications 1, 2, 4, 5, 6 et 7 ensemble caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de disques propulseurs montés dans une même cage d'échappement, et sur le même axe moteur, ledit axe moteur étant agencé avec un conduit d'injection distribuant sous la même pression un fluide dans les différentes chambres de réception des disques propulseurs.
-10- Application du moteur, selon les revendications 1, 2, 4, 5, 6 et 7 et l'une quelconques des revendications 8 ou 9, à une turbine d'ébavurage et de moulage, ou gravure ou perçage.
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