WO1996018804A1 - Ensemble d'helice a pas variable, reversible en fonctionnement - Google Patents

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WO1996018804A1
WO1996018804A1 PCT/FR1995/001642 FR9501642W WO9618804A1 WO 1996018804 A1 WO1996018804 A1 WO 1996018804A1 FR 9501642 W FR9501642 W FR 9501642W WO 9618804 A1 WO9618804 A1 WO 9618804A1
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hub
propeller
blade
rotation
propeller assembly
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PCT/FR1995/001642
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Inventor
Michel Chatelain
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Michel Chatelain
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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
    • F01D7/00—Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/74—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/76—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources

Definitions

  • the invention relates to a variable-pitch propeller assembly intended in particular for the propulsion of transport vehicles, as well as for the actuation of wind devices such as wind pumps or else of turbines for example in hydroelectric plants, and analogues.
  • variable pitch propellers have blades which can rotate about a fixed axis in the hub of the propeller; this axis is controlled in rotation by an often complex, heavy, bulky gear, and consequently of expensive construction.
  • the invention aims to remedy this drawback by creating a variable pitch propeller associated with an actuating device so as to constitute a simple construction assembly and of moderate weight, and thus to limit the construction costs to an amount reasonable. It also aims to facilitate, in the event of deterioration, the breakdown operations, by allowing easy, rapid and safe replacement of the damaged blade or blades.
  • variable pitch propeller assembly of the type comprising blades secured to a hub rotatably mounted about an axis and housed in a warhead, characterized in that
  • each blade is fixed to a blade root which is on the one hand secured to the hub in its rotation about the axis but free relative to it both in translation in the direction defined by this axis and in rotation around d 'an axis orthogonal thereto, and on the other hand secured to the warhead in translation but free relative to it in rotation,
  • means for modifying the pitch of the propeller are mechanically linked to the warhead to selectively drive it in a translational movement by relative to the hub along the axis of rotation thereof, and
  • each blade root comprise members for actuating the blade feet in rotation, causing, from the translation of the warhead, the rotation of the blade feet about an axis movable in translation in the same direction and orthogonal to it.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal section in profile, of a propeller assembly according to the invention
  • - Figures 2 A and B are views showing more completely a part of the assembly of Figure 1, respectively in profile section, and from above, and - Figure 3 is a cross-sectional view along line III- III of Figure 1, of part of the assembly of Figure 1.
  • the propeller assembly shown in the figures, with two-blade propeller, is designed to be coupled to a boat outboard motor.
  • This propeller assembly comprises two blades 1 each fixed to a respective blade root 2 secured to a hub 3 carried by an elongated shaft 4 centered on an axis and rotating around this axis by driving the blades, which are mounted aligned in direction. opposite and define, during their rotation, a plane perpendicular to the axis of rotation of the shaft.
  • the bases of the blade feet 2 secured to the hub 3, as well as the hub and part of the shaft 4 are housed in a warhead 5 having a shape of revolution with circular straight sections centered on the axis of rotation, internally cylindrical around of the hub.
  • the shaft 4 is rotated by a drive device 6 which can be pinions, belt (s), or the like.
  • the shaft 4 is hollow and associated with means 7 for modifying the pitch of the propeller, acting on the orientation of the blades 2 by means of translations in the axial direction, of the warhead 5, to which the bases 21 of the blade feet are secured; the bases 21 being linked in translation but free in rotation relative to the warhead, the translational movement of the blade feet due to that of the warhead causes them to rotate thanks to the cooperation of each foot base 21 blade with a rack 8 fixed to the hub.
  • the means 7 for modifying the pitch of the propeller are of the hydraulic type; for this purpose, the hollow shaft 4, produced in the manner of a jack, cohtient a sliding piston 71 moved by a fluid introduced axially into the hollow shaft and evacuated from it by means of a rotary joint 72, and possibly (as will be seen below) by an elastic return means 73, and a rod 74 carried by the piston and extending axially partly in the hollow shaft is fixed to the top of the warhead 5.
  • the blades 1, made of synthetic material, and thus of a moderate price, are fixed in the feet of blades 2, which are metallic, in a groove 22 extending longitudinally in the same direction as the plane of rotation of the blades ; this groove has, like the corresponding part of the blades, a T-shaped cross section whose branch vertical extends in the same direction as the blade and whose horizontal bar extends in the same direction as the axis of rotation of the propeller; the fixing is carried out by a screw passing through the blade in its thickness.
  • the blades have a safety resistance zone of least resistance, so that they break in this zone in the event of an impact with a force or a torque greater than a predetermined value.
  • the base 21 of the blade feet has a general external shape in a truncated spherical cap whose role will be seen later; however, this truncated spherical cap has a toothing 23 on a lateral zone truncated in an arc of a circle extended laterally by tangents joining the contour of the base of the spherical cap, along which are formed and succeed teeth 24 extending in the same direction as the blades and intended to mesh in turn with the teeth 81 of the rack 8, which also extend in the same direction as the blades 1 and follow one another in the same direction as the axis of rotation of the propeller.
  • the region truncated spherical cap of the base 21 of the blade roots is connected to the region -de - fixing of the blades 25 by a cylindrical region 26 whose central axis extends the radius of the cap which is perpendicular to the lower face plane 27 of the base thereof.
  • the hub 3 of injected synthetic material is molded around the shaft 4, which is preferably metallic, for example steel; externally it has a generally cylindrical shape centered on the axis of rotation of the propeller, of external diameter practically equal to the internal diameter of the cylindrical part of the warhead which surrounds it, provided with diametrically opposed flats 31 on which are " posed ”the flat lower faces 27 of the bases of the blade feet; the racks 8 can be fixed on these flats 31, or be in one piece with the hubs, depending in particular on the materials used; in the second case, the flats do not extend, transversely to the hubs, over the entire extent of the latter, but are on one side limited by a wall perpendicular to them and extending in a generally longitudinal direction, which wall is provided with teeth having a shape identical to those of the base of the blade feet to mesh with them, and extending perpendicular to the flat by successively longitudinally.
  • the warhead 5 is fixed to the rod 74 carried by the piston 71, at its top, by means of a screw 75; it has in its side wall two circular holes, the central axes of which are aligned and diametrically opposite, giving passage to the cylindrical region 26 of the blade feet 2, the attachment region 25 of the blades is outside the warhead; the side wall of these circular holes serves as a bearing for this cylindrical region 26 of the blade feet, when the warhead, actuated by the piston rod 74, slides around the hub 3 by driving the blade feet, which simultaneously rotate in the circular holes of the warhead as a result of the engagement of their teeth 24 with the teeth 81 of the racks 8; in order to ensure good guidance at the base of the blade feet during its rotation in the warhead, without play detrimental to operation, the radius of the spherical surface of the base 21 is hardly less than that of the cross section of the warhead which contains the central axes of the circular holes, - moreover, this shape ensures a good distribution of the stresses.
  • the hollow shaft 4 has externally, in cross section, a generally rectangular shape which is matched by the internal wall of the hub 3 molded around it; the angles of the parallelepiped thus formed by the outer wall of the shaft are provided with longitudinal grooves 41.
  • the central cavity of the hollow shaft in which the piston 71 moves has a circular cross section; this central cavity is closed at its end on the side of the top of the warhead 5, by a disc 76 for guiding the piston rod 74 provided with a central hole for the passage of this rod 74, and it does not open at its opposite end only by a conduit 77 for the passage of the control fluid for modifying the pitch of the propeller and a housing for the rotary joint 72 traversed by the tube 78 for supplying the fluid, for example a Rilsan pipe (registered trademark ); the piston 71 slidably mounted inside the bore of the hollow shaft is sealed there by means of a gasket housed in a groove dug in the periphery of the piston.
  • the elastic means 73 in the form of a helical spring wound around the piston rod, bearing at one end against the disc 76 for guiding the piston rod, and at the opposite end against the piston 71, allows the return of the latter towards the end of the hollow shaft through which the control fluid is brought; naturally, another elastic means can be used for the same purpose, and the hollow shaft can even be produced in the manner of a double-acting cylinder, which allows the removal of a member such as a spring.
  • the piston 71 is for example made of synthetic material, and the rod 74 can be made in one piece with it.
  • the hollow shaft 4 has a certain number of shoulders against which are disposed stops and / or ball bearings 61, 62, serving in particular for its support in a bearing (near its end through which is introduced the passing fluid) and during the transmission of the rotational movement to the propeller, which movement is transmitted from a motor device (not shown in the drawings), for example by means of bevel gears 63, 64.
  • the translation of the piston 71 against the return force exerted by the spring 73 causes, through the rod 74, the translation of the warhead 5 and thus a displacement of the blade feet 2 in the direction of the axis of rotation of the propeller; in their movement, the blade feet 2 roll against the racks 8 as a result of the reaction of the teeth 81 thereof on the teeth 24 of the teeth 23 of the base regions 21 of the blade feet, which teeth are always perfectly engaged and without play; the rotation of the blade feet during their longitudinal displacement naturally causes an identical movement of the blades, and thus the modification of the pitch of the propeller.
  • the modification of the pitch of the propeller is accompanied by a change in the location of the longitudinal axis of the blades along the axis of rotation of the propeller.
  • a modification in the opposite direction is obtained by the return force exerted on the piston when the quantity and the pressure of fluid decrease in the shaft. hollow, or by using a double-acting cylinder instead of a single-acting cylinder.
  • the pitch of the propeller can be modified and even reversed in operation, that is to say during the rotation of the propeller around its axis, continuously, passing through neutral without -cuts, and with precision.
  • the propeller can be feathered without rotation to decrease drag.
  • the blades are easy to manufacture, have a low cost price, and are interchangeable very easily and very quickly.
  • propellers comprising several sets of blades arranged one behind the other as is the case for stepped pumps, the blades of each set being set at a different angle; the pitch modification is applied simultaneously to the sets of blades while maintaining the same angular offset; in this case, it suffices that the warhead, lengthened accordingly, is pierced with as many rows of holes extending circumferentially, for the passage of the blade feet, as there are blades, and naturally that the parts that it contains, in particular the hub, are longer, if necessary.
  • the embodiment described and shown is a propeller assembly where the shaft is actuated in rotation by a device acting on it from the outside (pinion, belt, etc.), it is possible to also provide embodiments where the shaft being connected directly to the motor, the rotary joint is disposed at the periphery of the shaft; for example, the rotary joint consists of two sealing rings between which the control fluid is introduced, and a radial hole extending on the axis between these two rings serves for the introduction of the fluid into the hollow shaft where the piston slides.

Landscapes

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Abstract

L'invention consiste en un ensemble d'hélice dont chaque pale (1) est fixée à un pied de pale (2) solidarisé à un moyeu (3) tournant autour d'un axe, mais mobile par rapport au moyeu en tranlation dans la direction de l'axe et en rotation autour d'un deuxième axe orthogonal au premier, ce pied (2) étant par ailleurs solidarisé à une ogive (5) en translation mais libre par rapport à elle en rotation; des moyens (7) de modification du pas sont liés à l'ogive (5) pour la translater le long de l'axe de rotation du moyeu (3); le moyeu (3) et chaque pied de pale (2) comportent des organes (8, 23) d'actionnement des pieds en rotation, provoquant, à partir de la translation de l'ogive (5), la rotation des pieds de pales autour d'un axe mobile en translation dans la même direction et orthogonal à celle-ci.

Description

Ensemble d'hélice à pas variable, révéraibip PΠ fonct onnement
L'invention concerne un ensemble d'hélice à pas variable destiné notamment à la propulsion d'engins de transport, ainsi qu'à l'actionnement de dispositifs éoliens tels que des pompes éoliennes ou encore de turbines par exemple dans les centrales hydroélectriques, et analogues.
Les hélices à pas variable connues comportent des pales mobiles en rotation autour d'un axe fixe dans le moyeu de l'hélice ; cet axe est commandé en rotation par une pignonerie souvent complexe, lourde, volumineuse, et en conséquence de construction onéreuse.
L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en créant une hélice à pas variable associée à un dispositif d'actionnement de manière à constituer un ensemble de construction simple et de poids modéré, et ainsi à limiter les coûts de construction à un montant raisonnable. Elle a également pour but de faciliter, en cas de détérioration, les opérations de dépannage, en permettant un remplacement aisé, rapide et sûr de la pale ou des pales abîmée(s).
A cet effet, • l'invention concerne un ensemble d'hélice à pas variable, du type comportant des pales solidarisées à un moyeu monté rotatif autour d'un axe et logé dans une ogive, caractérisé en ce que
- chaque pale est fixée à un pied de pale qui est d'une part solidarisé au moyeu dans sa rotation autour de l'axe mais libre par rapport à lui à la fois en translation dans la direction définie par cet axe et en rotation autour d'un axe orthogonal à celle-ci, et d'autre part solidarisé à l'ogive en translation mais libre par rapport à elle en rotation,
- des moyens de modification du pas de l'hélice sont liés mécaniquement à l'ogive pour l'entraîner sélectivement dans un mouvement de translation par rapport au moyeu le long de l'axe de rotation de celui- ci, et
- le moyeu et chaque pied de pale comportent des organes d' actionnement des pieds de pales en rotation, provoquant, à partir de la translation de l'ogive, la rotation des pieds de pales autour d'un axe mobile en translation dans la même direction et orthogonal à celle-ci.
Grâce à ces caractéristiques, on obtient un ensemble d'hélice à pales aisément interchangeables, et dont le pas est modifiable et même réversible en fonctionnement .
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et représentée sur les dessins ci-joints dans lesquels : la. figure 1 est une coupe schématique longitudinale de profil, d'un ensemble d'hélice selon l'invention,
- les figures 2 A et B sont des vues montrant plus complètement une pièce de l'ensemble de la figure 1, respectivement en coupe de profil, et de dessus, et - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 1, d'une partie de l'ensemble de la figure 1.
L'ensemble d'hélice représenté sur les figures, à hélice bi-pales, est prévu pour être accouplé à un moteur hors-bord de bateau.
Cet ensemble d'hélice comporte deux pales 1 fixées chacune à un pied de pale 2 respectif solidarisé à un moyeu 3 porté par un arbre 4 allongé centré sur un axe et tournant autour de cet axe en entraînant les pales, lesquelles sont montées alignées en sens opposés et définissent, lors de leur rotation, un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de l'arbre. Les bases des pieds de pales 2 solidarisées au moyeu 3, ainsi que le moyeu et une partie de l'arbre 4 sont logés dans une ogive 5 présentant une forme de révolution à sections droites circulaires centrées sur l'axe de rotation, intérieurement cylindrique autour du moyeu. L'arbre 4 est entraîné en rotation par un dispositif d'entraînement 6 pouvant être à pignons, à courroie(s) , ou autres. Selon l'invention, l'arbre 4 est creux et associé à des moyens 7 de modification du pas de l'hélice, agissant sur l'orientation des pales 2 par l'intermédiaire de translations en direction axiale, de l'ogive 5, à laquelle sont solidarisées les bases 21 des pieds de pales ; les bases 21 étant liées en translation mais libres en rotation par rapport à l'ogive, le mouvement de translation des pieds de pales dû à celui de l'ogive provoque une rotation de ceux-ci grâce à la coopération de chaque base 21 de pied de pale avec une crémaillère 8 fixée au moyeu. Les moyens 7 de modification du pas de l'hélice sont du type hydraulique ; à cet effet, l'arbre creux 4, réalisé à la manière d'un vérin, cohtient un piston coulissant 71 mû par un fluide introduit axialement dans l'arbre creux et évacué de celui-ci au moyen d'un joint tournant 72, et éventuellement (comme on le verra dans la suite) par un moyen de rappel élastique 73, et une tige 74 portée par le piston et s'étendant axialement pour partie dans l'arbre creux est fixée au sommet de l'ogive 5. Plus précisément, les pales 1, en matière synthétique, et ainsi d'un prix modéré, sont fixées dans les pieds de pales 2, lesquels sont métalliques, dans une rainure 22 s'étendant longitudinalement dans la même direction que le plan de rotation des pales ; cette rainure présente, comme la partie correspondante des pales, une section transversale en T dont la branche verticale s'étend dans la même direction que la pale et dont la barre horizontale s'étend dans la même direction que l'axe de rotation de l'hélice ; la fixation est effectuée par une vis traversant la pale dans son épaisseur. Les pales possèdent une zone de rupture de sécurité de moindre résistance, de telle sorte qu'elles se brisent dans cette zone en cas de choc avec une force ou un couple supérieur à une valeur prédéterminée.
La base 21 des pieds de pales présente une forme générale extérieure en calotte sphérique tronquée dont le rôle sera vu plus loin ; cependant, cette calotte sphérique tronquée présente une denture 23 sur une zone latérale troncaturée en arc de cercle prolongé latéralement par des tangentes rejoignant le contour de la base de la calotte sphérique, le long de laquelle sont formées et se succèdent des dents 24 s'étendant dans la même direction que les pales et destinées à engrener tour à tour avec les dents 81 de la crémaillère 8, qui s'étendent également dans la même direction que les pales 1 et se succèdent dans la même direction que l'axe de rotation de l'hélice. La région en calotte sphérique tronquée de la base 21 des pieds de pales est reliée à la région -de-' fixation 25 des pales par une région cylindrique 26 dont l'axe central prolonge le rayon de la calotte qui est perpendiculaire à la face inférieure plane 27 de la base de celle-ci. Le moyeu 3 en matière synthétique injectée, est surmoulé autour de l'arbre 4, lequel est de préférence métallique, par exemple en acier ; il présente extérieurement une forme générale cylindrique centrée sur l'axe de rotation de l'hélice, de diamètre extérieur pratiquement égal au diamètre intérieur de la partie cylindrique de l'ogive qui l'entoure, munie de méplats 31 diamétralement opposés sur lesquels sont « posées » les faces inférieures planes 27 des bases des pieds de pales ; les crémaillères 8 peuvent être fixées sur ces méplats 31, ou être en une seule pièce avec les moyeux, en fonction notamment des matériaux utilisés ; dans le deuxième cas, les méplats ne s'étendent pas, transversalement aux moyeux, sur toute l'étendue de ceux-ci, mais sont d'un côté limités par une paroi perpendiculaire à eux et s'étendant dans une direction générale longitudinale, laquelle paroi est munie de dents présentant une forme identique à celles de la base des pieds de pales pour engrener avec elles, et s'étendant perpendiculairement au méplat en se succédant longitudinalement.
L'ogive 5 est fixée à la tige 74 portée par le piston 71, à son sommet, au moyen d'une vis 75 ; elle comporte dans sa paroi latérale deux trous circulaires dont les axes centraux sont alignés et diamétralement opposés, livrant passage à la région cylindrique 26 des pieds de pales 2 dont la région de fixation 25 des pales est hors de l'ogive ; la paroi latérale de ces trous circulaires sert de palier à cette région cylindrique 26 des pieds de pales, lorsque l'ogive, actionnée par la tige de piston 74, coulisse autour du moyeu 3 en entraînant les pieds de pales, lesquels simultanément tournent dans les trous circulaires de l'ogive par suite de l'engrènement de leurs dents 24 avec les dents 81 des crémaillères 8 ; afin que soit assuré un bon guidage à la base des pieds de pales lors de sa rotation dans l'ogive, sans jeu préjudiciable au fonctionnement, le rayon de la surface sphérique de la base 21 est à peine inférieur à celui de la section droite de l'ogive qui contient les axes centraux des trous circulaires ,- de plus, cette forme assure une bonne répartition des contraintes. L'arbre creux 4 présente extérieurement, en section transversale droite, une forme générale rectangulaire qui est épousée par la paroi interne du moyeu 3 surmoulé autour de lui ; les angles du parallélépipède ainsi formé par la paroi extérieure de l'arbre sont munis de rainures 41 longitudinales. La cavité centrale de l'arbre creux dans laquelle se meut le piston 71 présente une section transversale droite circulaire ; cette cavité centrale est obturée à son extrémité du côté du sommet de l'ogive 5, par un disque 76 de guidage de la tige de piston 74 muni d'un trou central pour le passage de cette tige 74, et elle ne débouche à son extrémité opposée que par un conduit 77 pour le passage du fluide de commande de modification du pas de l'hélice et un logement pour le joint tournant 72 traversé par la tubulure 78 d'amenée du fluide, par exemple un tuyau en Rilsan (marque déposée) ; le piston 71 monté coulissant à l'intérieur de l'alésage de l'arbre creux y est étanché au moyen d'une garniture logée dans une gorge creusée dans le pourtour du piston. Le moyen élastique 73, sous la forme d'un ressort hélicoïdal enroulé autour de la tige de piston, en appui à une extrémité contre le disque 76 de guidage de la tige de piston, et à l'extrémité opposée contre le piston 71, permet le rappel de celui-ci vers l'extrémité de l'arbre creux par laquelle est amenée le fluide de commande ; naturellement, un autre moyen élastique peut être utilisé à même fin, et on peut même réaliser l'arbre creux à la manière d'un vérin à double effet, ce qui permet la suppression d'un organe tel qu'un ressort. Le piston 71 est par exemple en matériau synthétique, et la tige 74 peut être réalisée monobloc avec lui.
Extérieurement, l'arbre creux 4 présente un certain nombre d'épaulements contre lesquels sont disposés des butées et/ou des roulements à bille 61, 62, servant notamment à son support dans un palier (à proximité de son extrémité par où est introduit le fluide de passage) et lors de la transmission du mouvement de rotation à l'hélice, lequel mouvement est transmis depuis un dispositif moteur (non représenté sur les dessins) , par exemple au moyen de pignons d'engrenage coniques 63, 64. Si l'on se réfère à la figure 1, on comprend aisément que la rotation des pignons 63, 64 du dispositif d'entraînement 6 provoque une rotation correspondante de l'arbre creux 4 avec le moyeu 3 et ses crémaillères 8, et en conséquence d'une part des moyens 7 de modification du pas liés à l'arbre creux, et d'autre part des pieds de pales 2 et des pales 1, ainsi que de l'ogive 5 ; si une modification du pas de l'hélice est désirée, il suffit d'introduire, en manoeuvrant un dispositif de commande non représenté comportant un simple vérin à vis à commande manuelle ou automatique, ou autre, la quantité désirée de fluide de commande (par exemple une huile) sous la pression appropriée, par l'intermédiaire de la tubulure 78 et à travers le joint tournant 72, dans l'alésage de l'arbre creux pour provoquer une translation du piston 71 qui reçoit la poussée hydraulique. La translation du piston 71 à l'encontre de l'effort de rappel exercé par le ressort 73 entraîne par l'intermédiaire de la tige 74, la translation de l'ogive 5 et ainsi un déplacement des pieds de pales 2 dans la direction de l'axe de rotation de l'hélice ; dans leur déplacement, les pieds de pales 2 roulent en appui contre les crémaillères 8 par suite de la réaction des dents 81 de celles-ci sur les dents 24 de la denture 23 des régions de base 21 des pieds de pales, lesquelles dents sont toujours parfaitement en prise et sans jeu ; la rotation des pieds de pales lors de leur déplacement longitudinal provoque naturellement un mouvement identique des pales, et ainsi la modification du pas de l'hélice. En d'autres termes, la modification du pas de l'hélice s'accompagne d'un changement de l'emplacement de l'axe longitudinal des pales le long de l'axe de rotation de l'hélice. Comme on l'a vu, une modification en sens inverse est obtenue par l'effort de rappel exercé sur le piston lorsque la quantité et la pression de fluide diminuent dans l'arbre creux, ou encore en mettant en oeuvre un vérin à double effet au lieu d'un vérin à simple effet. En tout cas, le pas de l'hélice peut être modifié et même inversé en fonctionnement, c'est-à-dire lors de la rotation de l'hélice autour de son axe, en continu, en passant par le point mort sans à-coups, et avec précision. Egalement, avec un tel ensemble d'hélice, l'hélice peut être tenue en drapeau sans rotation pour diminuer la traînée. De plus, grâce à cette disposition, les pales sont aisées à fabriquer, ont un faible prix de revient, et sont interchangeables très facilement et très rapidement. On peut ainsi admettre comme normale la rupture des pales dans une région de moindre résistance prévue à cet effet, en cas de choc lors de la rotation, aucune réparation coûteuse n'étant nécessaire puisqu'il suffit de changer les pales rompues, opération rendue très simple et rapide grâce à la rainure en T des pieds de pales facilitant leur positionnement et à leur fixation par une unique vis ; en revanche le reste de l'hélice n'est pas détérioré. Il en résulte que la sécurité est considérablement accrue à moindre prix, et l'hélice peut être utilisée « en traction », c'est-à- dire « en attaque directe » ce qui permet d'obtenir un meilleur rendement.
Enfin, le fait que cette conception mette en oeuvre un maximum de pièces en matière synthétique injectée est une deuxième source de réduction des coûts de fabrication en autorisant une fabrication en série, permet d'obtenir une esthétique satisfaisante (couleur obtenue dans la masse) et une qualité de finition particulièrement favorable en matière de pénétration dans le milieu, par exemple dans l'eau, et également aboutit à un ensemble de faible poids comparé à celui des autres ensembles d'hélice à pas variable. 96/18804
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra en prévoir d'autres sans sortir de son cadre, notamment prévoir des ensembles d'hélice comportant un nombre quelconque de pales associées naturellement à autant de crémaillères. On pourra également réaliser conformément à l'invention, des hélices comportant plusieurs jeux de pales disposés les uns derrière les autres comme cela est le cas pour les pompes étagées, les pales de chaque jeu étant calées avec un angle différent ; la modification de pas est appliquée simultanément aux jeux de pales en conservant le même décalage angulaire ; dans ce cas, il suffit que l'ogive, allongée en conséquence, soit percée d'autant de rangées de trous s'étendant circonférentiellemen , pour le passage des pieds de pales, qu'il y a de pales, et naturellement que les pièces qu'elle contient, notamment le moyeu, soient plus longues, si nécessaire. Il faut également noter que si la forme de réalisation décrite et représentée est un ensemble d'hélice où l'arbre est actionné en rotation par un dispositif agissant sur celui-ci par l'extérieur (pignon, courroie, etc.), on peut aussi prévoir des formes de réalisation où l'arbre étant relié directement au moteur, le joint tournant est disposé à la périphérie de l'arbre ; par exemple, le joint tournant est constitué de deux bagues d'etanchéité entre lesquelles est introduit le fluide de commande, et un trou radial s'étendant sur l'axe entre ces deux bagues sert à l'introduction du fluide dans l'arbre creux où coulisse le piston.

Claims

REVENDTCATTON.ς
1 - Ensemble d'hélice à pas variable, du type comportant au moins une pale (1) solidarisée à un moyeu (3) monté rotatif autour d'un axe et logé dans une ogive (5) , caractérisé en ce que
- chaque pale (1) est fixée à un pied de pale (2) qui est d'une part solidarisé au moyeu (3) dans sa rotation autour de l'axe mais libre par rapport à lui à la fois en translation dans la direction définie par cet axe et en rotation autour d'un axe orthogonal à celle- ci, et d'autre part solidarisé à l'ogive (5) en translation mais libre par rapport à elle en rotation, des moyens (7) de modification du pas de l'hélice sont liés mécaniquement à l'ogive (5) pour l'entraîner sélectivement dans un mouvement de translation par rapport au moyeu (3) le long de l'axe de rotation de celui-ci, et le moyeu (3) et chaque pied de pale (2) comportent des organes (8, 23) d'actionnement du pied de pale en rotation, provoquant, à partir de la translation de l'ogive (5), la rotation du pied de pale autour d'un axe mobile en translation dans la même direction et orthogonal à celle-ci.
2 - Ensemble d'hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pale (1) et le pied de pale (2) sont fixés l'un à l'autre par des parties en T traversées par une vis.
3 - Ensemble d'hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pied de pale (2) et le moyeu (3) sont disposés l'un contre l'autre, avec des faces (27, 31) planes respectives en regard.
4 - Ensemble d'hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pied de pale (2) comporte une région cylindrique (26) montée libre en rotation dans un trou circulaire de l'ogive (5), et une région en forme de calotte sphérique (21) s'étendant entre le moyeu (3) et la face interne de la paroi de l'ogive (5), les organes (8, 23) d' actionnement du pied de pale en rotation à partir de la translation de l'ogive étant portés respectivement par le moyeu et par le pied de pale.
5 - Ensemble d'hélice selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyeu (3) est fixé autour d'un arbre creux (4), et les moyens (7) de modification du pas de l'hélice, du type hydraulique, comprennent un piston (71) monté coulissant dans cet arbre creux et mû par un fluide, une tige axiale (74) portée par ce piston et fixée au sommet de l'ogive (5), et un joint tournant (72) logé dans une extrémité de l'arbre creux.
6 - Ensemble d'hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes d'actionnement du pied de pale (2) en rotation comprennent, pour chaque pale (1) , une crémaillère (8) portée par le moyeu (3) et une denture (23) s'étendant sur une partie de la périphérie de la base du pied de pale (2) . 7 - Ensemble d'hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (7) de modification du pas de l'hélice comprennent un organe de rappel (73) en appui contre un moyen de modification du pas de l'hélice sous la forme d'un piston (71) monté coulissant sous l'action d'un fluide dans un arbre creux (4) logé partiellement dans le moyeu (3) .
8 - Ensemble d'hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (7) de modification du pas de l'hélice comprennent un vérin à double effet. 9 - Ensemble d'hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pale (l) comporte une zone de moindre résistance mécanique destinée à être le siège d'une rupture lorsque la pale est soumise à une contrainte supérieure à une valeur prédéterminée. 10 - Ensemble d'hélice selon la revendication l, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs pales (l) régulièrement réparties autour du moyeu (3) .
11 - Ensemble d'hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des pales s'étendant dans des directions contenues dans des plans disposés, le long du moyeu, les uns derrière les autres.
12 - Ensemble d'hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint tournant est disposé autour de l'arbre.
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US1606029A (en) * 1926-11-09 Eouse electric
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