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"DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT DE FLUIDE PARTICULIEREMENT APPLICABLE A LA REALISATION D'UN COMPTEUR SEC"
La présente invention a pour objet un dispositif d'entrai- nement de fluide dans lequel l'écoulement de ce fluide s'effec- tue de façon très régulière.
Actuellement pour passer le point mort qui se produit à chaque fin de course du piston d'un moteur, on utilise, soit l'effet d'inertie d'un volant, soit le déclenchement d'un ressort ou encore on accouple plusieurs moteurs dont les mouvements sont décalés de façon qu'ils ne soient pas tous simultanément au point mort. Par exemple, quand on uti-
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lise deux cylindres, le décalage est ordinairement de 900.
Dans un tel moteur, si la vitesse du fluide est constante, la vitesse de rotation du vilebrequin commun varie au cours d'une de ses révolutions. En négligeant l'obliquité des bielles, on trouve quatre maxima et quatre minima par tour de vilebrequin qui sont dans le rapport de #2 à 1, c'est-à-dire 1,41 environ.
De semblables variations de vitesse sont la cause d'importants efforts d'inertie pour les vitesses croissantes.
Le but de la présente invention est de réduire ces variations dans de fortes proportions grâce au dispositif d'entraînement décrit ci-après et dont la réalisation est très simple.
Ce dispositif d'entraînement ou moteur qui fait l'objet de l'invention se compose d'un cylindre dans lequel se meuvent deux pistons le divisant en trois capacités variables. Les pistons sont reliés par des bielles ou des coulisses aux manetons d'un vilebrequin commun qui sont convenablement disposés de manière que le mouvement des deux pistons soit décalé de 60 .
Si l'on admet dans ces différentes capacités un fluide dont la vitesse d'écoulement est constante la vitesse de rotation du vilebrequin sera sensiblement constante.
La présente invention a pour objet également l'application de ce dispositif d'entraînement aux moteurs actionnés par n'importe quel fluide et en particulier aux compteurs volumé- triques à garde liquide ou secs qui fonctionnent suivant le principe du déplacement alternatif, rectiligne ou semicirculaire, d'un piaton. d'une membrane ou d'une cloche dans une capacité mesurante. Enfin, l'invention s'applique aussi aux pompes qui dérivent de l'inversion du principe de ces moteurs (pompes à pistons, à membranes).
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Un tel compteur sec comporte essentiellement une capacité fermée dans laquelle peuvent se déplacer avec un décalage de 60 dans leur mouvement, deux membranes divisant cette capacité en trois parties de volume variable dans lesquelles le fluide est admis par un distributeur calé sur le vilebrequin commun aux deux membranes, vilebrequin qui entraîne dans sa rotation la minuterie d'enregistrement,
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La Fig. 1 est un schéma explicatif du principe de ce dispositif d'entraînement et représente les courbes des variations de volume des différentes capacités ainsi que les variations de la vitesse d'écoulement du fluide.
La Fig. 2 est une coupe par 2-2 de la Fig. 3 du compteur sec quifait l'objet de l'invention,
La Fig. 3 est une vue en plan.
La Fig. 4 est une coupe par 4-4 de la Fig. 3.
Les Fig. 5 et 6 montrent en coupe axiale un détail de la liaison du vilebrequin et du distributeur.
Les Fig. 7 et 8 représentent la liaison de chaque membrane avec le vilebrequin.
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La Fig. 9 3:9-,réprééente en plan.
Les Fig. 10 et 11 montrent deux modes de guidage des membranes.
Les Fig,, 12 et 13 sont, en plan, des vues de la glace et du tiroir du distributeur dans lequel les ouvertures ont un angle de 60 et sont séparées par trois parties pleines de 60 .
Les Fig. 14 et 15 sont des coupes par 14-14 et 15-15 des Fig. 12 et 13 respectivement.
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Les Fige 16 et 17 rep résentent en plan la glace et le tiroir d'un distributeur ayant des ouvertures de 90 séparées par des parties pleines de 30 .
Les Fig. 18 et 19 sont des coupes par 18"18 et 19-19 des Fig. 16 et 17 respectivement.
Les Fig. 20 et 21 sont des vues en plan de la glace et du tiroir d'un distributeur ayant des ouvertures d'environ 120 séparées par des cloisons minces.
Les Fige 22 et 23 sont des coupes par 22-22 et 23-23 des Fig. 20 et 21 respectivement.
La Fig. 24 est une vue de détail de la crapaudine du vilebrequin.
On a représenté schématiquement sur la Fig. 1 un cylindre dans lequel se meuvent deux pistons P1 et P2 le divisant en trois capacités variables A, B, C. Les pistons qui sont reliés par des bielles ou des coulisses au vilebrequin commun ont leur mouvement décalé de 60 . On supposera que les pistons sont animés d'un mouvement alternatif sinusoïdal, l'obliqui" té des bielles étant négligée, ce qui peut s'obtenir pratiquement par l'utilisation de manivelles à coulisse en croix, comme il sera décrit ci-après.
La Fige 1 donne, pour un cycle complet du moteur les variations de volume des trois capacités A, B, C (courbes a, b, c), la vitesse de ces variations (courbe v) et le total de ces trois vitesses qui donne la vitesse d'écoulement du fluide moteur. Les parties hachurées correspondent aux volumes vidangés (courbe e). L'examen de la dernière courbe montre que l'on a six maxima et six minima qui sont dans le rapport de 1 à #3/2 soit 1,152 environ au lieu de 1,41 dans le cas où l'on utilise deux cylindres avec un décalage de 90 .
Inversement, si la vitesse du fluide est constante, la
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vitesse de rotation du vilebrequin varie et passe par six maxima et six minima par tour qui sont dans le rapport de 1,152.
Le mouvement est par conséquent plus régulier que dans le cas d'un moteur à deux cylindres indépendants.
Le compteur sec qui fait l'objet de l'invention est un exemple d'application du principe qui vient d'être exposé.
Ce compteur se compose d'une caisse en tôle 1 (Fig. 2 à 4) de forme parallélépipédique séparée en deux parties distinc- tes par une cloison horizontale 2 placée à la partie supérieure.
Au-dessus de cette cloison se trouvent les organes de distribution et le renvoi de mouvement pour l'enregistreur; au-des- Boue^ se trouvent les organes de mesure.
Ceux-ci sont constitués par deux membranes verticales en cuir 3 qui divisent le compartiment inférieur en trois chambres A, B, C. La partie centrale de ces membranes est rendue rigide par des plaques rectangulaires métalliques 4.
Celles-ci sont, d'autre part, destinées à transmettre les efforts dus aux différences de pression sur leurs deux parois respectives, à un arbre vilebrequin vertical 5 placé au centre du compteur. La liaison entre le mouvement rectiligne alternatif de la membrane et le mouvement continu de rotation de l'arbre s'effectue au moyen d'une coulisse en croix 6 fixée sur la membrane et qui attaque une des manivelles du vilebrequin. On évite ainsi,, l'effet d'obliquité des bielles que l'on aurait si l'attaque avait lieu par bielle et manivelle.
Ces coulisses sont constituées par des plaques 6 munies d'un évidement allongé 6& et fixées sur les plaques de renforcement 4. Dans ces évidements passe le vilebrequin 5 dont les deux manivelles 5a et 5b sont décalées de 60 comme le montrent les Fige 7 à 9.
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Chaque membrane se déplace parallèlement à elle-même et, à cet effet, elle est guidée par une articulation comportant deux axes parallèles 7 et 8, (Fig. 10) horizontaux et solidaires, l'un tournant dans des paliers 9 fixés à la caisse du compteur, l'autre se déplaçant dans des coulisses 10 fixées sur les plaques de la membrane ; ouencore elle est guidée par un système comportant trois axes parallèles horizontaux : un axe 11 sur la caisse, un deuxième axe 12 sur la membrane et un troisième axe indépendant 13 relié par une large bielle 14 et une large manivelle 15 aux deux précédents (Fig. Il).
Ce dispositif a pour but d'empêcher un mouvement de rotation de la membrane autour d'un axe vertical.
Chaque membrane attaque en outre la manivelle verticale par deux coulisses en croix identiques 6, situées à des niveaux différents.
Cette disposition a pour but d'empêcher un mouvement de rotation de la membrane autour d'un axe horizontal.
L'arbre vilebrequin vertical 5 porte comme il a été indiqué deux séries de manetons 5a, 5b décalée de 60 et attaqués respectivement par lea deux coulisses de l'une et de l'autre membrane.
Le vilebrequin 5 est guidé, à sa partie inférieure, par une crapaudine 16 et, à sa partie supérieure, il traverse un presse-étoupe 17 et vient attaquer le distributeur 18 qui assure la distribution du gaz dans les trois chambres de mesure.
Celui-ci peut être constitué par un tiroir circulaire 18 de forme spéciale tournant sur une glace 19. Les fig. 12 à 23 réprésentent différents types de ces tiroirs.
La glace 19 comporte d'une façon générale un orifice central circulaire 20, correspondant à la sortie de fluide. la couronne circulaire qui entoure cet orifice présente trois
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ouvertures 19a correspondant aux trois chambres et séparées par trois parties pleines 19b. Les dimensions relatives des ouvertures par rapport aux parties pleines peuvent varier.
Le tiroir 18 présente quatre parties différentes :
Une partie 18a en forme de coquille qui sert à mettre en communication l'un des trois orifices 19a de la glace avec l'orifice central 20.
Deux parties planes 18b, diamétralement oppasées et servant à obturer successivement les trois orifices pour permettre l'inversion de la circulation du courant gazeux dans les chambres (chaque chambre étant en communication pendant un demi-tour du tiroir sur l'entrée de gaz, puis pendant l'autre demi-tour sur la sortie).
Enfin la quatrième partie est l'évidement 18c correspondant à la première partie 18a qui lui est diamètralement opposée et qui découvre successivement les trois orifices de la glace pour les mettre en communication avec la chambre de distribution. Celle-ci peut être en communication avec l'entrée de fluide,, et l'orifice central est alors en communication avec la sortie, ou vice versa.
Il y a lieu de remarquer, tout d'abord, que chacune des deux parties planes du tiroir doivent avoir une section semblable à celle d'un des trois orifices de la glace,, de façon que l'obturation de l'un de ces orifices, pendant l'inversion de la communication, entrée et sortie de la chambre correspondante, soit aussi courbe que possible.
Le premier type de distributeur (Fig. 12 à 16) présente une glace munie d'une ouverture centrale circulaire 20 qui est en communication avec la sortie du compteur; la couronne circulaire qui entoure cette ouverture est divisée en six parties égales, alternativement pleines 19b et évidées 19a.
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Ces trois dernières correspondent aux trois capacités mesu" rantes du compteur.
Le tiroir 18, par rotation, met successivement en communication chacune des trois lumières avec l'entrée et avec la sortie du compteur pendant 1/2 tour.
Il y a lieu de remarquer qu'il y a toujours la section d'une lumière entièrement ouverte sur l'entrée et une sur la sortie, puisque la glace a trois orifices de 60 séparés par trois parties pleines de 60 et le tiroir deux parties planes de 60 séparées par deux autres parties de 120 .
Le deuxième type de tiroir est celui qui est représenté sur les Fig. 16 à 19 ; il donne des sections de passage maxima pour une même surface totale de la glace. La glace a trois orifices de 90 séparés par trois parties pleines de 30 . Le tiroir a deux parties planes de 90 et les deux ouvertures sur l'entrée et la sortie du compteur ont également 90 .
Le troisième type de distributeur représenté Fig. 20 à 23 est celui qui donne la surface minimum de frottement entre le tiroir et sa glace. La glace a trois orifices de 120 séparés par des cloisons réduites au maximum compatible avec l'étanchéité. Le tiroir a deux parties planes de 120 et les deux ouvertu res sur l'entrée et la sortie ont 60 .
Les distributeurs du deuxième et troisième types sont préférables à ceux du premier type et celui du troisième type donne les meilleurs résultats lorsqu'il s'agît d'un compteur dont le couple moteur est faible et qu'il y a lieu de réduire les causes de frottement.
Afin de réduire l'effort de frottement du tiroir sur sa glace, on peut faire tourner l'arbre vilebrequin 5 sur
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un ressort à lame 21 (Fig. 24), convenablement établi et placé sous la crapaudine. Le tiroir est, à son tour, supporté en partie par l'arbre vilebrequin qui lui transmet l'effort de poussée du ressort. Cet effort peut être réglé de façon à annuler presque totalement le poids du tiroir.
Comme il est difficile d'obtenir une portée parfaite du tiroir 18 sur sa glace 19, si celle-ci n'est pas parfaitement perpendiculaire à l'axe de rotation, on a résolu ce problème en commandant le tiroir par le dispositif représenté Fig. 5 et 6.
L'extrémité supérieure du vilebrequin 5 s'engage dans une douille 22 fendue en 22a pour permettre son entraînement par une goupille 23 traversant le vilebrequin. La douille 22 comporte un prolongement fileté 24 sur lequel se visse le pignon d'angle 25 qui sert d'écrou et qui assure le blocage du distributeur 18 sur la douille.
Le pignon conique 25 attaque un second pignon 26 entrainant l'arbre 27 (Fig. 2-4) de la minuterie d'enregistrement 29.
Le fonctionnement de ce compteur a été décrit dans l'exposé du principe. Le fluide dont on veut mesurer le débit est admis par la tubulure 28 (Fig. 2-4) et est distribué par le tiroir dans les capacités A, B, C successivement provoquant le déplacement des membranes 3. Celles-ci entrainent le vilebrequin 5 qui, par sa rotation, fait tourner la minuterie d'enregistrement 29.
Il va de soi que des modifications de détail peuvent être apportées au mécanisme qui vient d'être décrit sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. En par-- ticulier au lieu du tiroir circulaire 18 on pourrait utiliser tout autre système de distribution tel que soupape ou tiroir
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plan à mouvement alternatif.
Enfin, comme il a été indiqué, ce mécanisme est réversible et applicable aux pompes à pistons ou à membranes afin de leur permettre de fournir un débit régulier de fluide.