FR2462623A1 - Torque governing shaft coupling - uses radial deflection annular elastic coupling to effect axial movement of shaft mounted control slide - Google Patents

Torque governing shaft coupling - uses radial deflection annular elastic coupling to effect axial movement of shaft mounted control slide Download PDF

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Abstract

The torque governing coupling connects input (1) and output shafts (2), using the radial deflection of an elastic coupling to effect the axial displacement of an output shaft mounted control slide (4). An annular elastic coupling (8) connects a solid shaft (1) to a co-axial annular shaft (2). A ring slide is guided by an axial upset shaft flat (3), which includes a cantilevering radial arm (5). A roller (6) on the tip of the radial arm is guided by a spiral groove (7) in a cantilevered extension of shaft barrel. Torque generated relative radial deflection of the shafts thus displaces the slide (4) which displaces a motor control switch (9) at a specific torque level.

Description

La présente invention se rapporte aux machines tournantes et, plus particulièrement, à celles dans lesquelles un couple de torsion variable se développe entre deux rotors concentriques, synchrones. The present invention relates to rotary machines and, more particularly, to those in which a variable torque develops between two concentric, synchronous rotors.

L'invention trouve une application de choix dans les centrifugeuses fonctionnant en continu. The invention finds an application of choice in centrifuges operating continuously.

On connaît une centrifugeuse comprenant une vis convoyeuse, entraînée en rotation par un premier élément d'un réducteur de vitesse, et un bol ou tamis, cylindroconique, concentrique à la vis et entraîné à une deuxième vitesse, différente de la première, par un deuxième élément du réducteur. Le mélange de liquide et de solide, qui est envoyé par l'entrée de la vis et qui ressort par la sortie de la vis dans l'espace annulaire compris entre la vis et le bol, est centrifugé. Le liquide, moins dense, ou effluent s'échappe par le tamis ou par l'extrémité cylindrique du bol par une sortie ménagée au niveau requis, tandis que le solide, plus dense, ou sédiment est convoyé par la vis jusqu'à une sortie pour les matières sèches ménagée à l'extrémité tronconique du bol.La siccité du sédiment est d'autant meilleure que la vitesse relative entre la vis convoyeuse et le bol est plus petite, puisqu' alors la durée de séjour dans la centrifugeuse du mélange de liquide et de solide est plus longue. Mais la diminution de cette vitesse relative entraîne une accumulation de matière dans l'espace annulaire. Le couple entre les arbres devient de plus en plus grand et atteindrait une valeur incompatible avec la résistance mécanique des pièces constitutives de la machine s'il nty était mis une limite. A centrifuge is known comprising a conveyor screw, driven in rotation by a first element of a speed reducer, and a bowl or sieve, cylindroconical, concentric with the screw and driven at a second speed, different from the first, by a second reducer element. The mixture of liquid and solid, which is sent through the inlet of the screw and which emerges through the outlet of the screw in the annular space between the screw and the bowl, is centrifuged. The less dense liquid or effluent escapes through the sieve or through the cylindrical end of the bowl through an outlet provided at the required level, while the more dense solid or sediment is conveyed by the screw to an outlet for dry materials formed at the frustoconical end of the bowl. The dryness of the sediment is all the better the lower the relative speed between the conveyor screw and the bowl, since the residence time in the centrifuge of the mixture of liquid and solid is longer. However, the decrease in this relative speed leads to an accumulation of material in the annular space. The torque between the shafts becomes more and more and would reach a value incompatible with the mechanical resistance of the constituent parts of the machine if nty was put a limit.

On connaît,à cet effet,un limiteur de couple, actionnant une alarme ou commandant directement l'arrêt de l'alimentation de la machine en le mélange de liquide et de solide ou même l'arr8t du fonctionnement de celle-ci. Ce limiteur comprend deux leviers interposés et un plateau tournant et repoussé par un ressort. For this purpose, a torque limiter is known, actuating an alarm or directly controlling the stopping of the supply of the machine with the mixture of liquid and solid or even the stopping of the operation of the latter. This limiter includes two interposed levers and a turntable pushed back by a spring.

Ce limiteur est coûteux à réaliser non seulement en raison de sa complexité, mais aussi et surtout parce que les pièces mécaniques qui le constituent reçoivent et transmettent elles-mbeme toutes les variations de couple. Elles sont soumises à des efforts importants.This limiter is expensive to produce not only because of its complexity, but also and above all because the mechanical parts which constitute it receive and transmit themselves all the variations in torque. They are subject to significant efforts.

Les leviers doivent être renforcés, ainsi que leur face d'appui, par des plaquettes en métal dur.The levers must be reinforced, as well as their bearing face, by hard metal plates.

On connaît aussi une centrifugeuse dans laquelle un troisième élément d'un réducteur de vitesse tourne à une troisième vitesse, différente de celles des deux autres éléments. Grâce à un régulateur de couple très complexe et très couteux, l'augmentation du couple au delà du seuil prescrit provoque une augmentation de la vitesse relative, ce qui tend à faire décroître le couple. A centrifuge is also known in which a third element of a speed reducer rotates at a third speed, different from that of the other two elements. Thanks to a very complex and very expensive torque regulator, increasing the torque beyond the prescribed threshold causes an increase in the relative speed, which tends to decrease the torque.

L'invention vise une machine tournante simple et peu coûteuse à fabriquer, qui est néammoins aussi efficace que les machines antérieures. The invention relates to a rotating machine which is simple and inexpensive to manufacture, which is nevertheless as effective as the prior machines.

L'invention a donc pour objet une machine tournante comprenant deux rotors concentriques, synchrones, entre lesquels se développe un couple de torsion variable, un dispositif pour transformer une variation du couple en un déplacement, à composante axiale, d'un coulisseau, et des moyens, commandés par le déplacement du coulisseau, pour s opposer à la variation du couple, caractérisée en ce que le dispositif comprend un organe élastiquemonté coaxialement entre les deux rotors et sollicité en torsion par ceux-ci. The subject of the invention is therefore a rotary machine comprising two concentric, synchronous rotors, between which a variable torque is developed, a device for transforming a variation of the torque into a displacement, with an axial component, of a slide, and means, controlled by the movement of the slide, to oppose the variation of the torque, characterized in that the device comprises an elastic member mounted coaxially between the two rotors and subjected to torsional stress by the latter.

L'organe élastique absorbe le couple et le transforme en un écart angulaire qui régit le déplacement du coulisseau. Les pièces mécaniques utilisées pour déplacer le coulisseau ne sont donc plus soumises directement aux efforts provoqués par un couple important. The elastic member absorbs the torque and transforms it into an angular gap which governs the movement of the slide. The mechanical parts used to move the slide are therefore no longer directly subjected to the forces caused by a high torque.

Suivant une variante, permettant d'obtenir une régulation du couple, les moyens pour s'opposer à la variation du couple agissent sur un mécanisme de transformation de la vitesse de l'un des rotors. According to a variant, making it possible to obtain torque regulation, the means for opposing the variation in torque act on a mechanism for transforming the speed of one of the rotors.

Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple
La figure 1 est une vue en perspective d'une machine suivant l'invention,
Les figures 2, 3 et 4 sont des vues, en coupe axiale, de trois variantes, et
La figure 5 est un schéma d'une centrifugeuse suivant l'invention.In the accompanying drawings, given only by way of example
FIG. 1 is a perspective view of a machine according to the invention,
FIGS. 2, 3 and 4 are views, in axial section, of three variants, and
Figure 5 is a diagram of a centrifuge according to the invention.

A la figure 1, un rotor 1 est entraRné en rotation à la même vitesse qu'un rotor 2 qui lui est concentrique. Entre les deux rotors 1 et 2 se développe un couple, dû au fonctionnement de la machine. In FIG. 1, a rotor 1 is rotated at the same speed as a rotor 2 which is concentric with it. Between the two rotors 1 and 2 develops a torque, due to the operation of the machine.

Sur le rotor 1 est claveté par une clavette 3 un coulisseau 4. Le coulisseau 4 est donc solidaire en rotation du rotor 1 mais peut coulisser axialement le long de celui-ci. Le coulisseau 4 porte un doigt 5 terminé par un galet 6. On the rotor 1 is keyed by a key 3 a slider 4. The slider 4 is therefore integral in rotation with the rotor 1 but can slide axially along the latter. The slide 4 carries a finger 5 terminated by a roller 6.

Sur la paroi intérieure du rotor 2 est taillée une gorge 7 hélicoîdale dans laquelle peut rouler ou glisser le galet 6. On the inner wall of the rotor 2 is cut a helical groove 7 in which the roller 6 can roll or slide.

Entre les deux rotors 1 et 2 est monté coaxialement à frottement un anneau 8 en élastomère qui est sollicité en torsion par ceux-ci. Between the two rotors 1 and 2 is mounted coaxially with friction an elastomer ring 8 which is stressed in torsion by the latter.

Le coulisseau 4 vienS en fin de course, actionner uncontact 9 qui, par un dispositif 10, agit sur le moteur il d'entrai- nement du rotor 1, de manière à réduire le couple entre les rotors 1 et 2. Le contact 9 pourrait aussi actionner un dispositif d'alarme ou tout autre dispositif provoquant une réduction du couple. The slider 4 comes at the end of the stroke, activate a contact 9 which, by a device 10, acts on the motor il driving the rotor 1, so as to reduce the torque between the rotors 1 and 2. The contact 9 could also activate an alarm device or any other device causing a reduction in torque.

A la figure 2, le coulisseau 4 est une vis 12 , tandis que la paroi intérieure du rotor 2 forme un écrou 13 correspondant. In Figure 2, the slide 4 is a screw 12, while the inner wall of the rotor 2 forms a corresponding nut 13.

Un ressort 14 relativement faible est interposé entre un chapeau de la vis 12 et le rotor 1 et sert à compenser les jeux.A relatively weak spring 14 is interposed between a cap of the screw 12 and the rotor 1 and serves to compensate for the play.

A la figure 3, l'anneau 8 est remplacé par un ressort 1S,travaillant à la torsion,dont les extrémités 16 et 17 sont solidaires respectivement des rotors 1 et 2. Le coulisseau est constitué par le flasque 18 mobile d'une poulie, dont l'autre flasque 19 est fixerez qui reçoit une courroie 20,trapézoîdale, l'ensemble formant mécanisme de transformation de vitesse.Un doigt 21 d'un manchon 22 solidaire du rotor 1 se déplace dans une gorge 23hélicoldale du flasque 18. In FIG. 3, the ring 8 is replaced by a spring 1S, working at torsion, the ends 16 and 17 of which are secured respectively to the rotors 1 and 2. The slide consists of the movable flange 18 of a pulley, the other flange 19 of which is fixed which receives a trapezoidal belt 20, the assembly forming a speed transformation mechanism. A finger 21 of a sleeve 22 secured to the rotor 1 moves in a helical groove 23 of the flange 18.

La figure 5, qui met en oeuvre l'agencement représenté à la figure 4, illustre l'application de l'invention à une centrifugeuse. Figure 5, which implements the arrangement shown in Figure 4, illustrates the application of the invention to a centrifuge.

Celle-ci comprend une vis 23 convoyeuse ayant une entrée 24 et une sortie 25 pour un mélange de matières solides en suspension dans un liquide. La vis 23 est entourée par un bol 26 ou tamis cylindroconique ayant une sortie 27, à l'extrémité conique, pour la matière solide et une sortie 28 à l'autre extrémité dans la cas où le bol ne forme pas tamis. Les sorties 25, 27 et 28 débouchent dans ou de l'espace 29 annulaire compris entre la vis 23 et le bol 26 qui lui est concentrique. This includes a conveyor screw 23 having an inlet 24 and an outlet 25 for a mixture of solids suspended in a liquid. The screw 23 is surrounded by a bowl 26 or cylindrical cone sieve having an outlet 27, at the conical end, for the solid material and an outlet 28 at the other end in the case where the bowl does not form a sieve. The outlets 25, 27 and 28 open into or from the annular space 29 between the screw 23 and the bowl 26 which is concentric with it.

La vis 23 est solidaire en rotation des satellites 30 d'un réducteur de vitesse, tandis que le bol 26 est solidaire en rotation de la couronne 31 du réducteur, entraînée en rotation à une vitesse absolue par un moteur 32 à l'aide d'une transmission à poulies 33 et courroie 34. La différence de vitesses de rotation entre le bol 26 et la vis 23 est appelée vitesse relative. Le planétaire 35 du réducteur est calé sur un rotor 36, entraîné en rotation par le moteur 32 par l'intermédiaire d'une transmission à poulies 37 et courroie 38 trapézoîdale, à une vitesse différente de celle de la couronne 31. La différence de ces deux vitesses est dite vitesse différentielle. The screw 23 is integral in rotation with the satellites 30 of a speed reducer, while the bowl 26 is integral in rotation with the crown 31 of the reducer, driven in rotation at an absolute speed by a motor 32 using a transmission with pulleys 33 and belt 34. The difference in rotational speeds between the bowl 26 and the screw 23 is called relative speed. The planetary gear 35 of the reduction gear is fixed on a rotor 36, driven in rotation by the motor 32 via a pulley transmission 37 and V-belt 38, at a speed different from that of the crown 31. The difference between these two speeds is called differential speed.

Sur le rotor 36 est monté à frottement un anneau 39 en élastomère. Cet anneau frotte aussi sur le flasque 40 fixe de l'une des poulies 37 dont l'autre flasque 41 mobile est repoussé vers le flasque 40 par un ressort 42. Le rotor 36 est solidaire d'un manchon 43 roulant dans une rampe 44 du flasque 41. On the rotor 36 is frictionally mounted an elastomer ring 39. This ring also rubs on the fixed flange 40 of one of the pulleys 37, the other mobile flange 41 of which is pushed back towards the flange 40 by a spring 42. The rotor 36 is integral with a sleeve 43 rolling in a ramp 44 of the flange 41.

Il est avantageux que la vitesse relative soit la plus faible possible pour que la durée de séjour du mélange de liquide et de solide dans la centrifugeuse soit la plus grande possible et que le solide qui sort par la sortie 27 soit le plus sec possible. Mais cette vitesse relative ne doit pas s'abaisser au point que, l'alimentation en mélange continuant au même débit, le couple entre la vis 23 et le bol 26 atteigne une valeur qui dépasse la résistance mécanique des pièces constitutives de la machine. Lorsque ce couple augmente, le couple entre le rotor 36 et le flasque 40 augmente. L'anneau 39 en élastomère se tord et provoque le déplacement du flasque 41 et donc une variation de la vitesse différentielle et dela vitesse relative et donc,par augmentation de cette dernière, une diminution du couple.  It is advantageous that the relative speed is as low as possible so that the residence time of the mixture of liquid and solid in the centrifuge is as long as possible and that the solid which leaves through outlet 27 is as dry as possible. However, this relative speed must not drop to the point that, with the supply of mixture continuing at the same rate, the torque between the screw 23 and the bowl 26 reaches a value which exceeds the mechanical resistance of the component parts of the machine. When this torque increases, the torque between the rotor 36 and the flange 40 increases. The elastomer ring 39 twists and causes the displacement of the flange 41 and therefore a variation of the differential speed and of the relative speed and therefore, by increasing the latter, a decrease in the torque.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Machine tournante comprenant deux rotors concentriques, synchrones, entre lesquels se développe un couple de torsion variable, un dispositif pour transformer une variation du couple en un déplacement, à composante axiale, d'un coulisseau, et des moyens, commandés par le déplacement du coulisseau, pour s'opposer à la variation du couple, caractérisée en ce que le dispositif comprend un organe élastique entre les deux rotors et sollicité en torsion par ceux-ci. 1. Rotating machine comprising two concentric, synchronous rotors, between which a variable torque is developed, a device for transforming a variation of the torque into a displacement, with an axial component, of a slide, and means, controlled by the displacement of the slide, to oppose the variation of the torque, characterized in that the device comprises an elastic member between the two rotors and subjected to torsion by the latter. 2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe élastique est un anneau en élastomère interposé à frottement entre les deux rotors. 2. Machine according to claim 1, characterized in that the elastic member is an elastomeric ring interposed with friction between the two rotors. 3. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe élastique est un ressort dont les extrémités sont respectivement solidaires des rotors. 3. Machine according to claim 1, characterized in that the elastic member is a spring whose ends are respectively integral with the rotors. 4. Machine suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le coulisseau est solidaire en rotation de l'un des rotors. 4. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the slide is integral in rotation with one of the rotors. 5. Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif comprend une rampe > inclinée sur l'axe, notamment hélicoidale, ménagée sur l'un des rotors et conjuguée d'un galet solidaire du coulisseau. 5. Machine according to claim 4, characterized in that the device comprises a ramp> inclined on the axis, in particular helical, formed on one of the rotors and conjugated with a roller integral with the slide. 6. Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif comprend un écrou et une vis conjugués dont l'un est solidaire de l'un des rotors et l'autre du coulisseau. 6. Machine according to claim 4, characterized in that the device comprises a nut and a conjugate screw, one of which is integral with one of the rotors and the other with the slide. 7. Machine suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits moyens agissent sur un mécanisme de transformation de la vitesse de l'un des rotors. 7. Machine according to one of the preceding claims, characterized in that said means act on a mechanism for transforming the speed of one of the rotors. 8. Machine suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le dispositif de transformation de la vitesse de l'un des rotors comprend deux flasques de poulie trapézoidale, dont l'un constitue le coulisseau. 8. Machine according to claim 7, characterized in that the device for transforming the speed of one of the rotors comprises two flanges of trapezoidal pulley, one of which constitutes the slide. 9. Centrifugeuse comprenant une vis convoyeuse, ayant une entrée et une sortie, entraînée en rotation à une première vitesse par un premier élément d'un réducteur de vitesse, et un bol cylindroconique qui, par un deuxième élément du réducteur, est entraîné en rotation à une deuxième vitesse différente de la première et qui est concentrique à la vis en définissant avec celle-ci un espace annulaire dans lequel débouche la sortie de la vis et duquel débouchent des sorties du bol, un troisième élément du réducteur tournant à unetroisième vitesse différente des deux autres, la vitesse de l'un des trois éléments ou premier rotor étant modifiable par l'intermédiaire d'un transformateur de vitesse, à courroie ou second rotor, caractérisée en ce que les deux rotors font parti d'une machine suivant l'une des revendications 1 à 8 9. Centrifuge comprising a conveyor screw, having an inlet and an outlet, driven in rotation at a first speed by a first element of a speed reducer, and a cylindroconical bowl which, by a second element of the reducer, is driven in rotation at a second speed different from the first and which is concentric with the screw by defining therewith an annular space into which the outlet of the screw opens and from which open outlets of the bowl, a third element of the reducer rotating at a third different speed of the other two, the speed of one of the three elements or first rotor being modifiable by means of a speed transformer, belt or second rotor, characterized in that the two rotors are part of a machine according to the one of claims 1 to 8 10. Centrifug-euse suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le premier rotor est le troisième élément.  10. Centrifuge according to claim 9, characterized in that the first rotor is the third element.
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EP0516997A1 (en) * 1991-06-03 1992-12-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Continuously variable V-belt transmission

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