FR2522371A1 - Dispositif a piston spherique pour machines motrices et operatrices - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF A PISTON SPHERIQUE POUR MACHINES MOTRICESOPERATRICES. LE DISPOSITIF COMPORTE UN CARTER 4 ET UN PISTON 3 POUVANT EXECUTER L'UN PAR RAPPORT A L'AUTRE UN MOUVEMENT RELATIF DE NUTATION; LES SURFACES CORRESPONDANTES 7, 17 DU CARTER ET DU PISTON SONT AGENCEES SOUS FORME DE SURFACES SPHERIQUES; LE VOLUME INTERIEUR DU CARTER EST DIVISE PAR DES PALETTES 5 EN DEUX CHAMBRES 28, DES UNITES D'ADAPTATION DE MOUVEMENT 21 DE FORME FOURCHUE ASSURANT UNE LIAISON MECANIQUE ET UNE ETANCHEITE ENTRE LE PISTON ET LES PALETTES; L'AGENCEMENT DES UNITES D'ADAPTATION DE MOUVEMENT EST DIFFERENT EN FONCTION DU NOMBRE DE PALETTES; DANS LE CAS OU IL EST PREVU PLUS DE DEUX PALETTES, L'AXE DE LA FOURCHETTE MAINTENANT LA PALETTE CORRESPONDANTE TOURNE, DU FAIT DE LA ROTATION DE L'UNITE D'ADAPTATION DE MOUVEMENT, DANS UN PLAN PERPENDICULAIRE A L'AXE DU PISTON. APPLICATION AU DOMAINE DES POMPES ET DES MOTEURS HYDRAULIQUES.

Description

La présente invention concerne un dispositif à piston sphérique pour machines motrices/opératrices comportant deux axes de rotation se coupant et dans lequel les deux axes de rotation des composants coopérants peuvent faire entre eux un angle compris entre 0 et approximativement 900, et dans lequel en outre la totalité du volume intérieur est divisée à l'aide de palettes et d'organes de compensation de mouvement en un nombre sélectif de chambres de différentes compressions, le frottement des parties coopérantes et leur déplacement relatif étant faibles.

On connatt des pompes ou des moteurs comportant des pistons sphériques et dans lesquels les axes des pistons sphériques accouplés entre eux par une liaison d'entrainement forcé se coupent et où un troisième piston oscillant placé dans une position intermédiaire divise le volume intérieur, délimité par la surface sphérique du carter de pompe, en plusieurs chambres. Des solutions de ce genre ont été décrites, par exemple, dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Numéros 3 816 038, 3 816 039 et 3 877 850. Dans ces structures connues, le nombre des chambres est limité, les éléments mobiles par translation et par rotation les uns par rapport aux autres sont des surfaces sphériques et cylindriques, de sorte qu'on obtient des possibilités d'usinage relativement favorables.

Par contre, il se pose des problèmes d'usinage et d'étanchéité extraordinairement difficiles à résoudre avec les structures concernant d'autres moteurs et d'autres pompes comportant des axes inclinés (brevet britannique NO 1 431 261).

Dans une solution connue, conformément au brevet français NO 2 230 855, il se produit, a cause des conditions défavorables de transmission de forces, des forces de frottement extraordinairement élevées sur les surfaces séparatrices tournantes qui délimitent les différentes chambres.

L'invention a pour but, en utilisant le mode de mouvement adopté en principe dans les solutions connues a axes inclinés, de créer une génération de machines a faible frottement interne, fonctionnant de façon uniforme, comportant tout nombre approprié de chambres, pouvant etre formées de composants faciles a fabriquer, pouvant faire l'objet de bonnes conditions d'étanchéité et pouvant en outre Outre utilisées dans un large domaine a cause de leurs bonnes propriétés. L'invention a en outre pour but de fournir une solution dans laquelle les taux de compression des chambres peuvent être choisis a volonté.

Le probleme est résolu a l'aide du dispositif a piston sphérique selon l'invention, dans lequel le volume intérieur du carter est divisé par un nombre pair quelconque de palettes en volumes individuels en forme de chambres, le carter contenant un piston de profil sphérique a mouvement de "nutation" dont une partie en forme de disque divise le volume de carter en différentes chambres de volumes variables, tandis que les palettes fixées dans le carter sont entourées de façon étanche par des éléments de compensation de mouvement qui sont fixés dans le disque de piston.

L'invention se rapporte également a un dispositif à piston sphérique pour machines motrices/opératrices comportant des éléments délimitant des chambres, exécutant un mouvement de nutation et pourvus de canaux d'alimentation en fluide de travail. L'un de ces éléments est constitué par le carter de la machine, tandis que l'autre est agencé sous la forme d'un piston, le volume intérieur du carter étant divisé en chambres par des palettes fixes et disposées radialement; en outre, le volume intérieur du carter est délimité par une surface péri- phérique en forme de segment de sphère, dont le centre constitue le centre du carter, ainsi que par une surface latérale qui constitue une surface de révolution coaxiale par rapport a l'axe de la surface périphérique précitée. Dans le cOté du carter, il est prévu, avec le meme centre de courbure que le carter, une alvéole en forme de segment sphérique, tandis que la surface latérale des palettes délimitant la chambre est constituée par une surface de révolution dont l'axe est orienté perpendiculairement a l'axe du carter et au plan médian de la palette, tandis que la surface de délimitation intérieure de la palette est cependant constituée par un segment de sphère venant s'appliquer contre la surface périphérique du noyau de piston. Le carter proprement dit a un profil extérieur agencé pour une transmission de force extérieure. La surface périphérique du noyau de piston est adaptée de façon étanche a la surface de segment sphérique de l'alvéole ménagée dans la paroi de carter, et elle est agencée sous la forme d'un segment sphérique ayant le même centre en vue de la transmission de forces à l'extérieur. Le piston est pourvu d'une partie en forme de disque, dont la surface périphérique extérieure est un segment sphérique, s'adaptant de façon étanche a la surface périphérique intérieure du carter et présentant le même centre, tandis que sa surface latérale de délimitation de chambre est une surface de révolution ayant le même axe que le piston et comportant une génératrice commune avec la surface latérale du carter.

Le disque de piston est pourvu d'un évidement radial servant a recevoir la palette correspondante et dans lequel est ménagée une alvéole radiale, associée au dispositif d'adaptation de mouvement et a laquelle est relié de façon étanche l'élément d'adaptation de mouvement en forme de fourchette, dont la surface extérieure permet un mouvement de rotation, tandis que ses surfaces intérieures viennent s'appliquer de façon étanche contre les surfaces latérales de la palette et les surfaces de délimitation intérieure qui ont le meme profil géométrique.

Les surfaces frontales des branches de la fourchette sont cependant agencées de manière à s'appliquer de façon étanche contre la surface périphérique intérieure du carter, l'un des deux éléments constitués par le carter et le noyau de piston étant agencé sous la forme d'un organe de transmission de mouvement de façon a remplir, en plus de la fonction de transmission de forces, une fonction de transmission de mouvement.

Dans un mode avantageux de réalisation de l'invention où il est prévu deux palettes placées dans des positions diamétralement opposées, le mécanisme d'adaptation de mouvement est agencé sous la forme d'une fourchette tournante. Les surfaces latérales extérieures des branches de la fourchette sont des surfaces de révolution dont l'axe de rotation passe par le centre du carter.

I1 est également possible d'envisager un mode de réalisation dans lequel le dispositif fonctionne avec plus de deux palettes. Dans ce cas, la fourchette tournante du mécanisme d'adaptation de mouvement peut être logée dans une fourchette excentrique, les branches de la fourchette excentrique venant s'adapter par leurs surfaces périphériques extérieures dans l'alvéole, pourvue d'une surface de révolution, de l'évidement ménagé dans le piston; en outre, l'axe de l'alvéole passe par le centre du carter, les surfaces frontales des branches de la fourchette viennent s'appliquer de façon étanche contre la surface périphérique intérieure du carter, l'axe de la surface sphérique a le même centre, tandis que l'axe de l'alvéole, qui est adaptée à la surface périphérique extérieure des branches de la fourchette tournante coupe au centre du carter l'axe de l'alvéole ménagée dans la fourchette excentrique.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention, pourvu avantageusement de plus de deux palettes, la fourchette tournante du mécanisme d'adaptation de mouvement est Logée dans une fourchette plane dont les branches sont pourvues extérieurement de nervures de guidage qui viennent s'emboîter dans des rainures, de préférence planes et dépourvues de surfaces latérales normales à l'axe du disque de piston, du logement de disque de piston de façon à pouvoir tourner autour de l'axe dudit disque.

La surface frontale de la fourchette tournante s'applique de façon étanche contre la surface périphérique intérieure du carter et elle est constituée par une surface sphérique de même centre.

Dans le cas où le dispositif selon l'invention comporte deux pistons, la surface périphérique en forme de segment sphérique qui délimite le volume intérieur du carter se compose de deux surfaces en forme de segments sphériques, ayant avantageusement le même diamètre, et dont l'espacement des centres est plus petit que la longueur du diamètre en étant cependant plus grand que la somme des rayons des surfaces de segments sphériques du noyau de piston, la surface périphérique extérieure du disque de chaque piston étant en contact avec les deux surfaces périphériques en forme de segments sphériques.

Les surfaces latérales extérieures des pistons sont des surfaces coniques ayant le même angle d'inclinaison que les surfaces latérales intérieures du carter, tandis que les surfaces latérales intérieures des pistons sont des surfaces coniques ayant le mime angle d'inclinaison que la tangente située dans le plan d'intersection des surfaces périphériques intérieures du carter en forme de segment sphérique.

Les surfaces déterminées qui interviennent sont des surfaces-enveloppes théoriques. On considère également ces surfaces comme les surfaces des différents éléments lorsque, par exemple, ceux-ci sont constitués par des corps de révolution - des parties semblables sont économisées par endroits. Le carter et le piston peuvent théoriquement également dépasser les limites de leurs surfaces de contact lorsqu'il est prévu pour la partie de saillie du contour d'une surface un évidement de profil correspondant dans la surface de contact associée, cet évidement pouvant recevoir la saillie précitée afin de permettre le déplacement relatif (mutuel) résultant du mouvement de nutation.

Un exemple d'une telle disposition peut être constitué par une structure où une surface latérale du piston et une surface du carter comportent des dentures coniques en prise l'une avec 1 'autre.

Si l'on suppose que l'axe du carter et l'axe du piston font entre eux un angle maximal, la surface latérale intérieure du carter et la surface latérale correspondante du disque de piston sont en contact suivant une génératrice tangentielle.

Lorsque, sur la génératrice tangentielle, les surfaces empêchent progressivement le passage du fluide de travail, on obtient un mode de réalisation à structure étanche. Lorsque, cependant, il est possible qu'il se produise un écoulement, par exemple grace a la prévision d'un évidement en forme de surface de révolution qui est ménagé dans des surfaces intérieures du carter, on obtient un mode de réalisation avec intervalle de passage.

Ces deux variantes imposent diffGrentes conditions a l'agencement des canaux d'alimentation en fluide de travail et des éléments de commande d'écoulement. Dans la conception a intervalle de passage, les orifices d'entrée et de sortie et les éléments de distribution sont soumis aux mêmes conditions que dans les autres machines opérant avec une compression de volume et des déplacements limités. Dans le mode de réalisation faisant intervenir une génératrice d'étanchéité, la génératrice tangentielle roule sur la paroi de chambre - sur la surface latérale du carter - et elle divise ainsi le volume de la chambre en deux secteurs. Avec un tel agencement, il existe à chaque fois un orifice d'embouchure des canaux d'admission de fluide de travail qui se trouve a proximité des palettes, auquel cas ces orifices sont associés aux différents secteurs de chambres.

Le dispositif a piston sphérique pour machines motrices et opératrices peut fonctionner suivant trois modes différents.

Dans tous ces modes de fonctionnement, le déplacement relatif du piston par rapport au carter est un mouvement de nutation.

Dans le premier mode de fonctionnement, c'est-a-dire dans le mode de fonctionnement en nutation, le carter est immobilisé par son unité de transmission de force, tandis que le piston remplit également une fonction de transmission de mouvement, de sorte que l'axe de piston est entraîné en rotation sur la surface périphérique conique (dans le cas d'un fonctionnement en pompe et en compresseur), ou bien il se produit une rotation de l'axe de la surface périphérique conique du piston (fonctionnement en moteur normal et en moteur hydraulique).

Dans le second mode de fonctionnement "en rotation", l'unité de transmission de force du piston est immobilisée, mais le piston monté sur cette unité tourne en mame temps que le carter. A cet égard, l'unité de transmission de force du carter fonctionne également comme unité de transmission de mouvement qui tourne dans le carter (dans le cas d'un fonctionnement en pompe ou en compression) ou bien qui est entraînée en rotation par le carter (dans le cas d'un fonctionnement en moteur normal et en moteur hydraulique).

Dans le troisième mode opératoire combiné, les unités de transmission de force du carter et du piston sont agencées également comme des éléments de transmission de mouvement qui sont accouplés entre eux par une liaison d'entrainement forcé.

Dans les trois modes de fonctionnement différents, les conditions et possibilités d'agencement des canaux d'alimentation en fluide de travail et des éléments de distribution d'écoulement sont différentes l'une de l'autre.

Dans le cas du mode de fonctionnement avec mouvement de nutation, les canaux d'alimentation en fluide de travail et les orifices d'embouchure dans les chambres sont prévus de la manière la plus avantageuse dans le carter fixe.

Par contre, dans le mode de fonctionnement avec rotation, les canaux d'alimentation en fluide de travail sont prévus de la manière la plus avantageuse dans I'élément qui est immobile, qui contient les parties tournantes du carter et avec lequel sont reliées de façon étanche les surfaces extérieures de révolution du carter, les orifices des chambres remplissant en outre les fonctions de distribution. Dans le mode opératoire combiné, les conditions d'agencement des canaux d'alimentation en fluide de travail sont identiques à celles indiquées cidessus pour le mode de fonctionnement en rotation.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée a titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
la Fig. 1 est une coupe axiale d'un premier exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention;
la Fig. 2 est une vue isométrique (axonométrique) de la structure représentée sur la Fig. 1;
la Fig. 3 est une coupe axiale d'un second exemple de réalisation du dispositif conforme a l'invention;
la Fig. 4 est une vue isométrique de la structure de la Fig. 3;
la Fig. 5 est une coupe axiale d'un troisième exemple de réalisation du dispositif conforme a l'invention;
la Fig. 6 est une vue isométrique de la structure de la
Fig. 5; et
la Fig. 7 est une coupe axiale d'un quatrième exemple de réalisation de l'invention.

Dans le premier exemple de réalisation représenté sur les Fig. 1 et 2, le dispositif à piston sphérique 1 fonctionnant comme une machine motrice comporte une structure 2 formant carter et un piston 3, qui exécutent l'un par rapport à l'autre un mouvement relatif de nutation. La structure de carter 2 se compose d'un carter 4 et de palettes 5 fixées dans celui-ci.

Un volume intérieur 6 du carter 4 est délimité par une surface périphérique intérieure 7 en forme de segment sphérique et par les surfaces latérales 9 des cOtés 8. Le centre C de la surface périphérique intérieure 7 en forme de segment sphérique et un axe t1 constituent simultanément et respectivement le centre et l'axe du carter 4. Les surfaces latérales intérieures 9 sont des surfaces de révolution qui sont produites par rotation d'une génératrice autour de l'axe tl et elles sont constituées dans cet exemple par des surfaces coniques. La génératrice peut être une ligne d'incurvation quelconque, à condition qu'elle soit tangente ou coupe seulement en un point un arc de cercle dont le centre coincide avec le centre C du carter 4.

Les palettes 5 s'appliquent de façon étanche contre la surface périphérique intérieure 7 et contre les surfaces latérales 9 et elles sont fixées radialement dans des rainures 10 du carter 4. Les surfaces latérales 11 des palettes 5 sont des surfaces de révolution ayant un axe perpendiculaire à l'axe du carter 4 et au plan médian des palettes 5; dans l'exemple considéré, elles sont constituées par des surfaces planes. Une surface de délimitation intérieure 12 des palettes 5 est constituée par une surface en forme de segment sphérique qui s'appuie de façon étanche contre une surface périphérique 14 en forme de segment sphérique d'un noyau 13 du piston 3. La surface pérlphérique 14 du noyau de piston 3 s'applique de façon étanche contre la surface en forme de segment sphérique d'une alvéole 15 formant palier, ménagée dans les cOtés 8 du carter 4 et dont le centre et l'axe sont respectivement identiques au centre C du carter 4 et a l'axe tl. Le piston 3 constitue avec son noyau 13 une seule et même pièce, c'est-a-dire une pièce en forme de disque 16 dont la surface périphérique extérieure 14 s'applique de façon étanche contre la surface périphérique intérieure 7 du carter 4 et, en outre, une surface en forme de segment sphérique de même centre C. Le côté frontal du disque de piston a été désigné par 17. Les surfaces latérales 18 du disque de piston 16 sont des surfaces de révolution ayant le même axe que l'axe t2 du piston 3, et elles comportent une génératrice commune avec les surfaces latérales intérieures 9 du carter 4. Dans ce cas, la génératrice est un tronçon de droite; cependant, les surfaces latérales 18 sont des surfaces planes.

Dans le disque de piston 16, il est prévu des encoches 19 servant à recevoir les palettes 5. Dans ces encoches, sont ménagées des alvéoles radiales 20 servant à recevoir des unités d'adaptation de mouvement 21. L'axe géométrique des alvéoles radiales 20 agencées sous la forme de surfaces de révolution passe par le centre C. L'unité d'adaptation de mouvement 21 est agencée dans ce cas sous la forme d'une fourchette tournante 22. La fourchette tournante 22 s'emboîte de façon étanche et tournante, à l'aide de la surface extérieure 24 de ses branches 23, dans l'alvéole radiale 20 du disque de piston 16, tandis que des surfaces latérales intérieures 25 et une surface de fond 26 des branches de fourchette 23 s'appliquent de façon étanche contre les surfaces latérales 11 de la palette 5, la surface de fond 26 venant s'appliquer de façon étanche contre la surface de délimitation intérieure 12 de la palette 5.

Les surfaces latérales 25 et les surfaces latérales 11, ainsi que la surface de fond 26 et la surface de délimitation intérieure 12 constituent des paires de surfaces géométriques identiques. Les surfaces frontales 27 des branches 23 de la fourchette tournante 22 sont constituées par des surfaces en forme de segments sphériques comportant un centre C et qui viennent s'appliquer de façon étanche contre la surface périphérique intérieure 7 du carter 4.

Dans cet exemple de réalisation, il est prévu dans le carter 4 deux palettes opposées 5 présentant le meme plan médian, de sorte que le volume intérieur 6, déjà divisé par le disque de piston 16 en deux parties, est compartimenté en quatre chambres 28. En cours de marche, les surfaces latérales 18 du disque de piston 16 glissent ou roulent de façon étanche contre les surfaces latérales intérieures 9 du carter 4. Dans l'exemple considéré, les paires de surfaces latérales 9 et 18 sont en contact l'une avec l'autre. Chacune des chambres 28 comporte au moins deux canaux 29 agencés sous la forme d'évidements et permettant l'arrivée du fluide de travail sur le côté 8 du carter 4, au voisinage des palettes 5. Les canaux 29 sont reliés, d'une manière non représentée sur les dessins, avec des canaux d'alimentation et de décharge, ainsi qu'avec des organes de distribution, ces derniers étant agencés de la maniere la plus simple sous la forme de soupapes du type reniflard.

Sur le carter 4 est montée une unité appropriée pour assurer une transmission de force ou une transmission de mouvement et qui est agencée dans ce cas sous la forme d'une couronne dentée 30. Les surfaces périphériques extérieures 31 et les surfaces latérales extérieures 32 du carter 4 sont des surfaces de révolution, dont l'axe est également constitué par t1. Ainsi, ce dispositif convient pour etre monté comme rotor dans un carter de machine qui est équipé de canaux, non représentés et reliés aux canaux 29, ainsi que d'éléments de distribution de fluide de travail.

Le noyau de piston 13 est pourvu d'un tourillon 33 qui agit comme un organe de transmission de force et de mouvement sur un arbre 34 pourvu d'un trou incliné 35 de réception du tourillon 33, l'axe du trou 35 faisant avec l'axe de rotation tl de l'arbre 34 un angle a.

En fonctionnement, le dispositif à piston sphérique selon l'invention représenté sur les Fig. 1 et 2 peut fonctionner en pompe (pour autant que le carter 4 soit pourvu de canaux et organes de distribution de fluide de travail, par exemple de soupapes du type reniflard, ces éléments n'étant pas représentés sur les dessins et étant reliés aux évidements 29). Dans ce cas, le carter 4 est empoché de tourner par l'intermédiaire de son unité de transmission de force, à savoir la couronne dentée 30.

L'arbre à trou incliné 34 guide, lors d'une rotation autour de son axe tl, le tourillon 33 monté dans son trou 35 suivant un cercle dont l'axe de rotation t2 - l'axe du piston 3 - tourne sur une surface conique comportant le demi-angle au sommet a.

En conséquence, le piston 3 exécute un mouvement de nutation autour du centre de sphère C, tandis que la fourchette tournante 22 montée dans l'alvéole radiale 20, exécute un mouvement angu laire d'une amplitude ta a par rapport au disque de piston 16.

D'autre part, la fourchette tournante 22 exécute une rotation angulaire relative d'une amplitude a autour du centre de sphère C dans le plan de la palette 5. Les surfaces latérales 18 du disque de piston 16 sont toujours en contact par une génératrice avec une génératrice des surfaces latérales intérieures 9, de sorte que les surfaces roulent ou glissent l'une sur l'autre. Pendant le mouvement de nutation du disque de piston 16, le volume de chaque chambre 28 varie entre zéro et un maximum. Tant que le volume de la chambre 28 augmente, du fluide de travail est aspiré par l'intermédiaire du canal correspondant 29 - respectivement en fonction du sens de rotation; ensuite, le volume de la chambre 28 diminue à nouveau et le fluide de travail est déchargé de la chambre 28 par le canal correspondant 29.

Egalement, le mode de fonctionnement en rotation peut être mis en oeuvre avec cet exemple de réalisation, car la surface périphérique extérieure 31 du carter 4 et les surfaces latérales extérieures 32 sont des surfaces de révolution. En conséquence, le carter 4 convient pour être monté comme rotor dans un stator et pour etre entraîné en rotation par l'intermédiaire de sa couronne dentée 30. Les canaux d'alimentation en fluide de travail du stator, non représentés, assurent, en coopération avec les canaux 29, la distribution dudit fluide de travail.

Lors de la rotation du carter 4, le mouvement de nutation du piston 3 - c'est-a-dire la fonction désirée - est engendré lorsque l'arbre à trou incline 34 est empêché de tourner car alors le tourillon d'arbre 33 ou le piston 3 tourne en même temps que le carter 4 autour de l'axe de rotation t2.

Le dispositif à piston sphérique des Fig. 3 et 4, comportant des génératrices à fonction d'étanchéité, se différencie du premier exemple de réalisation par le nombre de palettes 5, et par conséquent également par le nombre de chambres 28 et, en outre, par l'agencement de l'unité d'adaptation de mouvement 21.

Le nombre de palettes 5 est dans ce cas égal à quatre, les palettes étant réparties à intervalles de 900. L'unité d'adaptation de mouvement 21 comporte dans ce cas également une fourchette tournante 22. Les surfaces latérales intérieures 25 et la surface de fond 26 des branches 23 de la fourchette 22 enveloppent de façon étanche les surfaces latérales 11 des palettes 5. La surface de fond 26 vient s'adapter de façon étanche contre la surface de délimitation intérieure 12 de la palette correspondante 5. Les surfaces latérales intérieures 25 et les surfaces latérales 11 ainsi que la surface de fond 26 et la surface de délimitation intérieure 12 constituent des paires de surfaces ayant une géométrie identique.

Les surfaces frontales 27 des branches 23 de la fourchette tournante 22 sont des surfaces en forme de segments sphériques de centre C, qui viennent s'appliquer de façon étanche contre la surface périphérique intérieure 7 du carter 4. La fourchette tournante 22 est engagée par la surface cylindrique extérieure 24 de ses branches 23 - de manière à permettre une rotation et l'établissement d'une étanchéité correcte - dans une alvéole radiale 37, présentant un axe t4 passant par le centre C de la sphère et formée dans un évidement 38 ménagé dans une fourchette excentrique 36. Une surface de fond 39del'évidement 38 a le profil d'un segment de sphère ayant le même centre C que la sphère précitée et venant s'appliquer de façon étanche contre la surface de délimitation intérieure 12 de la palette correspondante 5. Une surface extérieure de révolution 41 d'une branche 40 de la fourchette excentrique 36 vient également s'emboîter dans l'alvéole radiale 20 du disque de piston 16.

L'axe de la surface de révolution 41 de la branche de fourchette 40 coïncide avec l'axe t3 de l'alvéole radiale et fl passe par le centre C de la sphère. Une surface frontale 42 de la branche 40 de fourchette excentrique 36 est constituée par une surface en forme de segment sphérique comportant le centre C et qui vient s'appliquer de façon étanche contre la surface périphérique intérieure 7 du carter 4.

Le mode de fonctionnement du dispositif correspondant au second exemple de réalisation est semblable à celui du premier exemple de réalisation. Une différence consiste seulement dans le mode de travail de l'unité d'adaptation de mouvement 21.

Du fait que le nombre de palettes 5, réparties de façon identique, est égal à quatre, non seulement la fourchette tournante 22 mais, également, la fourchette excentrique 36 exécutent, lors du mouvement de nutation - par rapport au piston 3 - une rotation relative autour de leur axe propre, de sorte que l'angle formé par les axes t4 des deux fourchettes tournantes adjacentes 22 varie.

Dans le troisième exemple de réalisation représenté sur les Fig. 5 et 6 et faisant intervenir des génératrices d'établissement d'étanchéité, la différence avec le second exemple de réalisation consiste en ce que l'unité d'adaptation de mouvement 21 est agencée d'une autre manière.

Dans ce cas, l'unité d'adaptation de mouvement 21 comporte
une fourchette tournante 22. Les surfaces latérales intérieures 25 et la surface de fond 26 des branches 23 de la fourchette tournante 22 enveloppent de façon étanche les surfaces latérales 11 de la palette 5, ou bien la surface de fond 26 s'applique de façon étanche contre la surface de délimitation intérieure 12 de la palette 5. Les surfaces latérales 25 et les surfaces latérales 11, ainsi que la surface de fond 26 et la surface de délimitation intérieure 12 constituent des paires de surfaces de géométrie identique. Les surfaces frontales 27 des branches 23 de la fourchette tournante 22 sont des surfaces,en forme de segments de sphère, qui s'appliquent de façon étanche contre la surface périphérique intérieure 7 du carter 4, de centre C.

La fourchette tournante 22 est emboîtée, de façon étanche tout en permettant une rotation, par la surface extérieure 24 de la branche 23 dans une alvéole 44 formant palier et ménagée dans une fourchette plane 43 dont l'axe t3 passe par le centre de sphère C en étant orienté perpendiculairement à l'axe t2 du piston 3. Des surfaces frontales 46 d'une branche 45 de la fourchette plane 43 ont la forme d'un segment de sphère de centre C et elles sont appliquées de façon étanche contre les surfaces périphériques intérieures 7 du carter 4. Les branches de fourchette 45 comportent des nervures de guidage 47 qui sont engagées dans des rainures 48 ménagées dans l'alvéole radiale 40 prévue dans le disque de piston 16. Les surfaces latérales 49 des rainures 48 sont des surfaces de révolution ayant le meme axe que l'axe t2 du disque de piston 16.

Elles sont constituées dans ce cas par des surfaces planes contre lesquelles viennent s'appliquer de façon étanche des surfaces latérales 50 des nervures de guidage 47. La fourchette plane 43 peut tourner d'un angle limité autour de l'axe t2 du disque de piston 16 dans l'alvéole radiale 20. C que l'angle formé par les axes t3 de deux fourchettes tournantes adjacentes 22 pendant le mouvement relatif de nutation du piston 3 varie car les deux fourchettes planes adjacentes 43, dans lesquelles sont logées les fourchettes tournantes 22, se rapprochent ou s'éloignent l'une de l'autre, au cours de leur rotation autour de l'axe t2, dans un plan perpendiculaire à cet axe t2 du piston 3. En conséquence, les nervures de guidage 47 des branches 45 de la fourchette plane 43 coulissent dans une direction tangentielle dans les rainures 48 de l'alvéole radiale 20 du disque de piston 3.

Sur la Fig. 7, on a représenté une quatrième variante du dispositif à piston sphérique conforme à l'invention, qui est constitué par une machine de travail à double piston 53 comportant des intervalles de décharge. Une structure de carter 54 de la machine 53 comporte un carter 55 dans lequel sont fixées des palettes 56. Un volume intérieur 57 du carter 55 est délimité par deux surfaces périphériques intérieures 58A et 58B,en forme de segments sphériques et placées l'une à la suite de l'autre, ainsi que par des surfaces latérales intérieures 60A et 60B des cOtés 59.

L'espacement des centres C1 et C2 des surfaces périphériques intérieures 58A et 58B est plus petit que la longueur du diamètre des surfaces périphériques intérieures 58A et 58B mais il est plus grand que l'espacement qui est défini par la somme des rayons des surfaces périphériques 63A, 63B des noyaux 62A, 62B des pistons 61A 61B L'axe t5 du carter 55 passe par les centres C1 et C2. Les surfaces latérales intérieures 60A 60B sont des surfaces de révolution engendres par la rotation des génératrices autour de l'axe t5; dans ce cas, on a affaire à des surfaces coniques. Les palettes 56 sont montées de façon étanche dans les rainures 64 des surfaces périphériques intérieures 60A, 60B et contre les surfaces périphériques 58A 58B.

L'axe t5 du carter 55 coïncide avec le plan médian des palette 56. Les surfaces latérales 67, quidelimitent des chambres 65 et 66 des palettes 56 sont des surfaces de révolution dont l'axe t5 du carter 55 est perpendiculaire et passe par le plan médian des palettes 55; on a affaire dans ce cas à des surfaces planes.

Dans le carter 55 sont montés deux pistons identiques 61A, 61B Les noyaux 62A, 62B des pistons 61A, 61B comportent une surface périphérique 63A, 63B en forme de segment sphérique qui vient s'adapter dans une alvéole 68 en forme de segment sphérique qui est ménagée dans les côtés 59 du carter 55, les centres des surfaces sphériques en question étant C1 et C2.

Le piston 61A ou 61 constitue aveclê noyau correspondant 62 ou
A B A 62B une seule et même pièce, à savoir le disque de piston 69A, 69B dont la surface périphérique extérieure 70A, 70B constitue une surface en forme de segment sphérique comportant un centre C1, C2 et venant s'appliquer de façon étanche contre la surface périphérique intérieure 59 du carter 55. Une surface latérale 71A' 71B, tournée vers la surface latérale inférieure correspondante 60AT 60B' du disque de piston 69AT 69B' constitue une surface de révolution ayant le meme axe que l'axe t6 du piston 6 1A 61B et comportant une génératrice commune avec celle de la surface latérale intérieure 60. Dans ce cas, la génératrice est une droite et la surface latérale correspondante 71A, 718 est une surface conique dont l'angle au sommet est identique à celui de la surface latérale intérieure 60. Une autre surface latérale 72A, 72B du disque de piston 69At 69B a également la forme d'une surface conique; son axe est identique à l'axe t6 du piston 61A, 61B et elle constitue une surface conique à génératrice rectiligne. Les deux pistons 61A, 61B sont agencés et montés dans le carter 55 de telle sorte que les sommets théoriques des surfaces latérales 72A, 72B coïncident (au point C3).

Comme le montre la Fig. 7, les surfaces latérales 72A, 72B des disques de piston 69At 69B sont pourvues (c'est-a-dire évidées) de parties en formes de corps de révolution 80A, 80B
Dans le disque de piston 69A 69BT il est prévu des évidements 73 destinés a recevoir les palettes 56. Dans ces évidements sont prévues des alvéoles radiales 74 destinées à recevoir l'unité d'adaptation de mouvement 21. L'axe t7 de l'alvéole radiale 74 en forme de segment sphérique passe par le point C1. L'unité d'adaptation de mouvement 21 est agencée dans ce cas sous la forme d'une fourchette excentrique 76, dans laquelle est montée une fourchette tournante 22.

La partie inférieure de l'alvéole radiale 74 est constituée par un trou borgne, ménagé dans le noyau de piston 62A, 62B' tandis que la partie supérieure est constituée par une surface cylindrique 77 formée dans le disque de piston 69A, 69B
L'agencement et le mode de fonctionnement de l'unité d'adaptation de mouvement 21 sont identiques à ce qui a déjà été décrit pour le second exemple de réalisation (Fig. 3 et 4).

Le volume intérieur 57 du carter 55 est divisé par les palettes 56 et les pistons 61A, 61B en deux chambres 65 et 66.

La chambre 65 est formée entre la surface latérale inférieure 60A' 60B du carter 55 et la surface latérale 71A, 71B du piston 61A, 61B. Cependant, la chambre 66 est formée entre les surfaces latérales 71A et 71B des deux pistons 61A 61B
Le passage de fluide de travail pour la chambre 65 est constitué par l'évidement 78 ménagé dans le côté 59 du carter 55, tandis que le passage de fluide de travail pour la chambre 66 est agencé sous la forme de l'évidement 79 ménagé dans la surface périphérique 58 du carter 55.

L'agencement extérieur du carterS5 concorde avec ce qujadé- j1 été décrit pour le premier exemple de réalisation. Aussi bien le carter 55 que le piston 61 sont équipés d'unités de transmission de force et de mouvement, comme cela a été décrit pour le premier exemple de réalisation.

Le fonctionnement des chambres 65 du dispositif du quatrième exemple de réalistion est identique au fonctionnement des chambres 28 du premier exemple de réalisation.

Le fonctionnement de la chambre 66 est déterminé par le mouvement commun de nutation relative des disques 69A, 69B des deux pistons 61A, 61B. Le volume de la chambre 66 varie entre zéro et un maximum. Tant que le volume de la chambre 66 augmente, du fluide de travail est aspiré par l'intermédiaire de l'évide- ment 79 - à chaque fois en correspondance au sens de rotation; cependant, lorsque le volume de la chambre 66 diminue à nouveau, du fluide de travail sort à nouveau par l'évidement 79 correspondant.

La machine de travail à double piston 53 peut - d'une manière semblable à ce qui a été décrit pour le premier exemple de réalisation - opérer alternativement dans le mode de nutation, dans le mode de rotation et dans le mode combiné.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus qui peuvent faire l'objet de variantes.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif à piston sphérique pour machines motrices/ opératrices, comportant des éléments délimitant des chambres, pouvant exécuter un mouvement relatif de nutation, pourvus de canaux pour l'alimentation en fluide sous pression et dont un élément est agencé en structure de carter, tandis que l'autre est agencé en piston, caractérisé en ce qu'un volume intérieur (6;57) d'un carter (4; 55) de la structure de carter (2; 54) est divisé en chambres (28; 65, 66) par des palettes disposées et fixées radialement (5; 56), en ce qu'en outre, le volume intérieur (6; 57) du carter (4; 55) est délimité par une surface périphérique intérieure (7; 58) en forme de segment sphérique - dont le centre est constitué par le centre du carter (4; 55) et par une surface latérale (9; 60A, 60B) qui constitue une surface de révolution de même axe (tl; t5) que l'axe de la surface périphérique intérieure (7; 58A, 58B) en ce qu'il est prévu dans les cOtés (8; 59) du carter (4; 55) une alvéole en forme de segment sphérique (15, 68) présentant les mêmes centres (C; C1, C2) que le centre de la surface périphérique intérieure (7; 58A' 58B)' en ce qu'en outre une surface latérale (11; 67) de la palette (5; 55) qui délimite lesdites chambres (28; 65, 66), est une surface de révolution dont l'axe est perpendiculaire à l'axe (tl; t5) du carter (4; 55) et au plan médian de la palette (5; 56), en ce que la surface de délimitation intérieure (12) de la palette (5; 56) est cependant un segment de sphère qui est adapté à la surface périphérique (14; 63A, 63B) du noyau (13; 62At 62B) du piston (3; 61A, 61B); en ce que ledit carter (4; 55) comporte une unité de transmission de force (30); en ce que la surface périphérique (14; 63A 63B) du noyau de piston (13; 62A, 62B) s'adapte de façon étanche à la surface en forme de segment sphérique de l'alvéole (15; 68A, 68B) ménagée dans le côté (8; 59) du carter (4; 55), en ayant les memes centres (C; C1, C2) et étant pourvue, pour une liaison avec l'extérieur, d'une unité de transmission de force (33, 34); en ce que le piston (3; 61A' 61g) est pourvu d'une partie en forme de disque (16; 69A, 69B) dont le côté frontal (17; 70At 70B) est un segment sphérique s'appliquant de façon étanche contre la surface périphérique intérieure (7; 58A, 58B) du carter (4; 55) et qui a un centre correspondant (C; C1, C2 > , en ce que la surface latérale (11; 67), qui délimite les chambres (28; 65 et 66) est une surface de révolution ayant le même axe (t2; t6) que l'axe du piston (3; 61A, 61g); en ce que le disque de piston (16; 69A, 69B) est pourvu d'évidements (19; 73) servant à recevoir les palettes (5; 56) et dans lesquels est ménagée, pour l'unité d'adaptation de mouvement (21), une alvéole radiale (20) dans laquelle est engagée de façon étanche, par ses surfaces extérieures (24; 41, 49) l'unité d'adaptation de mouvement (21) qui a un profil fourchu et qui peut tourner autour d'un axe (t3) situé dans le plan médian de la palette (5; 56) et normal à l'axe < t2) du piston (3; 61A, 61B)r lesdites surfaces extérieures (24; 41, 49) s'adaptant cependant de façon étanche aux surfaces latérales (11; 67) de la palette (5; 56) et à la surface de délimitation intérieure (12), en ayant des formes géométriques identiques a celles-ci; en ce que les surfaces frontales (27; 42, 46) des branches de fourchette (23; 40, 45) sont des surfaces qui s'adaptent de façon étanche à la surface périphérique intérieure (7; 58Af 58B) du carter (4; 55); et en ce qu'au moins une des unités de transmission de force du carter (4; 55) ou du piston (3 61A, 61B) est agencée simultanément pour assurer également une transmission de mouvement.

2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux d'admission de fluide de travail (29; 78, 79) débouchant dans les chambres (28; 65 et 66) sont agencés sous forme d'évidements ménagés dans le côté (8; 59) du carter (4; 55) et dont les surfaces extérieures (31, 32) constituent des surfaces de révolution appropriées pour l'étanchéité, et en ce que l'unité de transmission de force (30) du carter i4; 55) est agencée simultanément pour assurer également une transmission de mouvement.

3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter (4; 55) comporte deux palettes (5) présentant le même plan médian et placées à l'opposé l'une de l'autre et en ce que son unité d'adaptation de mouvement (21) est agencée sous la forme d'une fourchette tournante (22), en ce que les surfaces latérales extérieures des branches (23) de ladite fourchette sont des surfaces de révolution (24) qui sont adaptées à la surface de révolution de l'alvéole radiale (20) prévue dans l'évidement (19) du disque de piston (16), dont l'axe (t3) passe par le centre C du carter (4).

4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fourchette tournante (22) de l'unité d'adaptation de mouvement (21) est logée dans une fourchette excentrique (36), en ce que des surfaces extérieures de révolution (41) d'une branche (40) de la fourchette excentrique (36) s'adaptent contre la surface de révolution de l'alvéole radiale (20) ménagée dans un évidement (19) du disque de piston (46), en ce que l'axe (t3) de l'alvéole (20) passe par le centre (C) du carter (4), en ce qu'une surface frontale (42) de la branche de fourchette (40), s'adaptant de façon étanche contre la surface périphérique intérieure (7) du carter (4), est une surface sphérique de même centre (C) et ce que l'axe (t3) de l'alvéole (37) qui est adaptée à la branche (23) de la fourchette tournante (22), coupe au centre (C) du carter (4) l'axe (t4) de l'alvéole (7) prévue dans la fourchette excentrique (36).

5.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fourchette tournante (22) de l'unité d'adaptation de mouvement (21) est logée dans une fourchette plane (43) dont les branches (45) sont pourvues de nervures extérieures de guidage (47) qui s'emboîtent dans les rainures (48), pourvues avantageusement de surfaces latérales planes (49) et perpendiculaires à l'axe (t2) du disque de piston (16), de l'alvéole (20) prévue dans ledit disque de piston (16) de manière à pouvoir tourner autour de l'axe (t2) du piston (3), et en ce que les surfaces frontales (46) des branches de fourchette (47) s'appliquent de façon étanche contre la surface périphérique intérieure (7) du carter (4), qui est agencée sous forme d'une surface sphérique de même centre (C).

6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à s, caractérisé en ce que l'enveloppe qui délimite le volume intérieur (57) du carter (55) comporte deux surfaces périphériques intérieures en forme de segments sphériques (58A, 58B) - avantageusement de même diamètre - pour lesquelles ltespacement de leurs centres (C1, C2) est plus petit que la longueur du diamètre de la surface périphérique intérieure (58A, 58B) mais cependant supérieur à la distance qui est définie par la somme des rayons des surfaces périphériques (63A, 63B) des noyaux (62A, 62B) des pistons (61A, 61B > et en ce que les différentes surfaces périphériques (58A, 58B) ayant une forme de segments sphériques sont chacune associées a une surface périphérique extérieure (70A. 70B) du disque (69A, 69B) de chaque piston (61A, 61B >

7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux surfaces latérales (72A, 72B),placées à l'opposé l'une de l'autre, des disques (69A 69B) des deux pistons (61A, 61B) délimitent une chambre (66) dont le raccord d'alimentation en fluide sous pression, ménagé dans le carter (55), est agencée sous forme d'un évidement (79) qui débouche dans la surface périphérique intérieure (58A, 58B) (Fig. 7).