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Perfectionnements aux compteurs, pompes, compresseurs ou moteurs volumétriques pour tous fluides.
La présente invention se caractérise par l'applica- tion nouvelle des engrenages d'un réducteur épicycloïdal de Pecqueur, selon laquelle un ou plusieurs de ces engrenages, en dehors de leur fonction connue, prennent par surcrott., et simultanément, la fonction de capsulismes, à telle fin que l'arbre mené ou menant tourne à une vitesse trèsinférieure à la vitesse de déplacement du fluide et que tous les frotte- ments se trouvent ainsi réduits.
L'application nouvelle selon l'invention s'étend à toutes les formes d'engrenages et par exemple aux engrenages
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à axes parallèles, à engrènement intérieur ou extérieur for- mant des capsulismes déjà connus tels que :pompes à engre- nages classiques, pompes à vis à tangence extérieure ou inté- rieure, etc..
Toutefois l'invention prévoit plus spécialement la réalisation du réducteur épicycloldal à fonction de capsu- lisme par des couronnes coniques extérieures, intérieures, ou plates, dont les axes sont concourants et dont les engrè- . nements forment des capsulismes constitués chacun par l'engrè- nement de deux couronnes à taille spirale, - dont le nombre de dents diffère d'une unité, - dont l'arc de conduite d'engrènement est de 2 #, - dont les lignes de contact sont des spires qui s'enroulent de 2 # au moins, et dont un second contact continu est assuré par les fonds de dents dans le plan contenant les axes, à moins que la ligne d'engrènement ne passe elle-même par les fonds de dents.
Sur les dessins schématiques annexés à titre d'exemple seulement :
Les figures 1 à 4 sont relatives à une première forme d'exécution dans laquelle l'un seulement des engrenages du train de Pecqueur joue, en dehors de son rôle habituel de ré- ducteur, celui d'un capsulisme; en outre, il est fait usage de roues dentées cylindriques.
La figure 1 est une élévation en coupe;
La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1;
La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1;
La figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 1;
Les figures 5 à 10 sont relatives à une deuxième forme d'exécution dans laquelle tous les engrenages du train ont un
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rôle de capsulisme, les dits engrenages étant coniques.
La figure 5 représente les trois pièces principales, en perspective cavalière, constituant deux capsulismes et deux engrenages ;
La figure 6 les représente en fonctionnement;
La figure 7 représente une coupe axiale de l'ensem- ble placé dans une bâche;
La figure 8 représente une extension à quatre engre- nages et capsulismes;
La figure 9 montre l'avantage d'une chambre de pres- sion ménagée entre la bâche et le réducteur.
La figure 10 montre la détermination de cycloldes constituant le profil des dents à la surface d'une sphère concentrique aux cônes primitifs.
Les figures 11 et 12 sont les schémas en élévation et en plan d'une machine à tailler les matrices, pour l'éta- blissement des engrenages de la seconde forme.
Les figures 13, 14 et 15 sont relatives à une troi- sième forme d'exécution d'un capsulisme suivant l'invention.
La figure 13 est une coupe axiale.
La figure 14 est une demi-coupe par la ligne XIV-XIV de la figure 13, et
La figure 15 est une demi-coupe par la ligne XV-XV de la figure 13.
Dans l'exemple des figures 1 à 4, qui est surtout explicatif, l'appareil comprend un capsulisme constitué comme suit :
Une couronne fixe a à denture droite est ménagée à l'intérieur du carter b; elle comporte n dents. Un satellite de (n - 1) dents c engrène avec la denture a, les profils de dents étant établis pour que l'engrènement détermine, de part et d'autre de la ligne joignant le point de contact d à fond de dent du satellite c et le point de contact au sommet de la
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dent.! du dit satellite, deux chambres séparées dont l'une doit être reliée à l'admission fet l'autre au refoulement g.
Cette disposition est bien connue et ne nécessite donc pas de plus amples explications.
Le satellite c, qui ne présente pas d'autre guidage que celui réalisé par les dentures, porte un axe h qui traver- se deux plateaux distributeurs i et k. Ceux-ci sont guidés périphériquement dans les alésages 1 et m du carter b et percés d'orifices excentrés pour recevoir l'axe h. Enfin, ils portent des lumières n et o qui sont décalées de 180 d'un plateau par rapport à l'autre.
Il est visible que la giration du satellite c en- traine la rotation des plateaux 1 et k, de telle manière que la lumière n du plateau 1 découvre toujours l'une des chambres p, qui doit être reliée à l'admission, tandis que la lumière o du plateau k découvre toujours l'autre chambre g qui doit être reliée au refoulement.
Ce dispositif de distribution pourrait, bien entendu, être remplacé par tout autre donnant le marne résultat.
Selon l'invention, une roue r est calée sur l'axe h; cette roue comprend m dents, et engrène avec une denture de p dents appartenant à la roue menée s, qui entraine l'axe t. Il est visible qu'on a réalisé de cette manière un train de Pecqueur dont le rapport de réduction, donné par la formule de Willi s, est :
1 - n ( m ) (n-1) (p)
Dans l'exemple des figures 5 à 7, la figure 5 repré- sente les trois pièces constitutives d'un réducteur épicy- cloïdal comprenant deux engrenages. La pièce 1 est la couronne fixe et comporte n dents; la pièce 2 est le satellite compre- nant deux couronnes : l'une de n + 1 dents engrenant avec la couronne fixe, l'autre de n + 2 dents engrenant avec la cou-
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ronne mobile de n + 1 dents. L'axe du satellite est incliné et décrit un cône.
La couronne mobile est dans le prolongement de la couronne fixe 'et supporte l'arbre de commande. Le rap- port de réduction est donné par la formule de Willis :
1- n (n+2) 1
EMI5.1
(n+1) (n+l) = n + 1 2 Le satellite ne comporte aucun axe réel ; est uni- quement guidé par ses lignes de contact avec la couronne fixe et guide lui-même la couronne réceptrice comme l'indique la figure 6. Il est généralement percé d'un conduit en son'centre pour faire communiquer les deux capsulismes.
La figure 8 représente un réducteur à quatre engre- nages qui ne sont représentés que par leurs cônes primitifs.
Cité à titre d'exemple pour montrer la variété des/combinaisons, il est constitué par une roue plate 1, un, satellite à cônes extérieurs 2, un satellite plat 3, un satellite à cônes exté- rieurs 4 et une roue plate 5 réceptrice portant l'arbre de commande.
Chaque engrenage constitue un capsulisme formé par le contact continu des dents tout le long de leurs spires et par le contact à fond de dent dans un plan passant par les axes, dont par la tangente commune des deux cônes primitifs. Les spires doivent s'enrouler de 2 # au moins, sur chacune des couronnes, pour fermer la ligne d'étanchéité. Si les spires s'enroulent sur plus de 2 # , elles maintiennent des chambres closes dont les volumes varient suivant leurs distances au som- met commun. D'où possibilité de compression adiabatique ou de détente ; pour un même sens de rotation, un capsulisme débitera vers le sommet ou la périphérie, suivant le sens d'inclinaison de la spirale.
Pour les pompes, compteurs ou compresseurs, les spires des capsulismes seront inclinées dans le même sens pour débiter en parallèle; les capsulismes seront reliés par un orifice ménagé au centre du ou des satellites.
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En hydraulique, l'enroulement des spires sera exac- tement de 2 # , à cause de l'incompression des liquides.
Pour une pompe, l'admission se fera à la périphérie et la sortie au centre de la roue fixe, de façon à pouvoir obtenir une accélération progressive de la veine liquide. Pour un moteur ou un compteur hydraulique, l'inverse est mieux indi- qué.
Il y a intérêt à équilibrer la poussée axiale exer- cée par la différence des pressions amont et aval sur la cou- ronne mobile et même à la surpasser pour obtenir, malgré l'u- sure, la portée des couronnes l'une sur l'autre. La figure 9 en montre la réalisation; une chambre de pression 6 est ména- gée entre la bâche et la couronne mobile par une nervure cir- culaire 5 de la couronne venant coiffer une partie cylindrique de la bâche. Un canal 7 met cette chambre en relation avec la pression amont régnant au centre du satellite. Si sa section dépasse la section de la portion des spires en relation avec la pression amont, les couronnes porteront l'une sur l'autre comme une soupape sur son siège.
En thermodynamique, un moteur à combustion peut être envisagé en inclinant en sens inverses les spires de deux cap- sulismes enroulés sur plus de 2 # et reliés par l'orifice du satellite. Un capsulisme servira à la compression, l'autre à la détente, l'orifice central du satellite, de chambre de combustion. De même, un turbo-compresseur peut trèsfacilement être réalisé en choisissant une combinaison de dents n, n+l, n+1, n c'est-à-dire de réduction infinie, la couronne réceptri- ce devenant immobile. Le satellite forme cloison, les deux couronnes fixes sont percées d'orifices. On réalise ainsi deux circuits distincts en sens inverses, l'un assure la détente des gaz d'échappement, l'autre la compression des gaz frais. Les vitesses des fluides sont très supérieures à la rotation du
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satellite.
Le capsulisme particulier à couronnes, selon la présente invention, comporte les caractéristiques suivantes: a) les deux couronnes ont des nombres de dents dif- férants d'une unité. Leur taille est spirale, d'un enroulement égal ou supérieur à 2 # . Pratiquement, les spires engrenant avec une roue plate à spirale d'Archimède conviennent. Les deux couronnes se limitent à deux sphères 1 et 2 (figure 10) concentriques aux cônes primitifs; l'intersection de ceux-ci avec l'une des sphères détermine des cercles primitifs 3, 4 situés dans deux plans sécants, sphère sur laquelle s'inscrit le profil des dents.
Plusieurs profils conviennent :denture à points engendrés par l'un des cercles primitifs roulant sur l'autre, la ligne d'engrènement étant le cercle primitif rou- lant; ou bien, denture dérivée de ce profil par l'enveloppe formée par des petits cercles et analogue à celle d'une denture à fuseau. Mais le profil ci-après décrit se recommande tout spécialement car il se prête à un mode de génération commode de la dent. b) On considérera un cercle 5 dont le diamètre AD est la moyenne arithmétique des diamètres AB et AC des cer- cles primitifs 3 et 4. Ce cercle roulant alternativement sur les cercles primitifs 3 et 4, détermine, sur la surface de la sphère, des cycloïdes'qui fournissent le profil des saillies 6 et 7 des dents des deux couronnes.
Le cercle 5 dans sa posi- tion initiale tangente aux deux cercles primitifs est le cer- cle d'engrènement. Le c8ne construit sur sa base sera le c8ne d'engrènement où se situent toutes les spires de contact des deux couronnes. Les saillies ont même pas, c'est-à-dire la moitié du pas des dentures. Le profil des creux des dents est obtenu en reproduisant le profil de la saillie opposée, ce qui est parfaitement admissible étant donné la faible divergence
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des cercles primitifs sur la surface de la sphère, au voisi- nage du point de tangence. Les saillies dé chaque couronne sont de hauteurs différentes, sauf lorsque le cercle 5 devient un grand cercle.
Le cône d'engrènement devient alors cône médian aux deux cônes primitifs. c) Dans la pratique, les pièces constitutives se- ront obtenues par estampage ou moulage sous pression. Le dé- moulage aura lieu facilement en dévissant la pièce moulée de la matrice.
Les matrices seront établies à l'aide de la machine dont le principe est montré aux figures 11 et 12.
Un plateau diviseur 9 porte une chaise 10 servant de palier à un mandrin 11 qui saisit la couronne à tailler
12. L'axe du mandrin rencontre à angle droit l'axe du plateau diviseur 9. Le mandrin 11 est animé, par une couronne 12a engrenée avec une couronne 13 montée folle sur l'axe du plateau diviseur. La couronne 13 est commandée elle-même à l'aide d'un pignon 21 avec l'intermédiaire d'un embrayage 14, par un axe
15 tourillonnant dans deux chaises 16 fixées au bâti de la machine, et entraîné par une poulie 17. L'axe 15 porte en outre une vis 18 déplaçant un chariot 19 de l'outil à tailler 20.
Grâce au groupement des trois couronnes 12a, 15, SI, on com- prend qu'en faisant pivoter le plateau diviseur 9, on amènera l'outil 20 à tracer des spirales de même pas, dérivées de la spirale d'Archimède sur une famille de cônes plus ou moins ouverts et tous concentriques. Ainsi donc, pour tailler une couronne, on dresse au préalable une partie sphérique sur la- quelle on trace le profil des dents. On centre l'axe de la couronne perpendiculairement à l'axe du plateau diviseur 9.
On règle également l'outil 20 pour passer par le point de ren- contre de ces deux axes, et on taille des spirales de même pas que celle choisie sur le cône primitif (s'enroulant par exem- ple de 2 # ) en suivant peu à peu le profil des dents tracé
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sur la partie sphérique de la couronne, et en décalant, à chaque passe, le plateau diviseur pour décrire des cônes voisins mais différents et en se servant du petit embrayage
14 pour attaquer sur le profil le point choisi. A chaque couronne de nombres de dents différents, il faut changer le rapport d'avance de la vis 18 à la rotation du mandrin 11 porte-couronne. Les matrices obtenues pourront être rodées en engrenant l'une dans l'autre.
Les figures 13 à 15 montrent plus spécialement la réalisation d'un capsulisme caractérisé par les dispositions suivantes :
1 ) Une botte étanche constituée par deux flasques fixes, ainsi qu'un pignon cylindrique fixe et une couronne à denture intérieure mobile engrenant l'un sur l'autre et tels que le nombre de leurs dents diffère d'une unité et que l'arc de conduite soit au moins de 2 # .
Il en résulte des alvéoles cylindriques dont le vo- lume est alternativement croissant et décroissant et constitue un capsulisme.
2 ) L'admission et l'échappement de chaque chambre du capsulisme ainsi constitué s'effectuent de manière à assu- rer communication seulement avec l'admission dans les positions de volume croissant et seulement avec l'échappement dans les positions de volume décroissant, et ceci par le moyen de la distribution suivante :
Des encoches sont pratiquées dans le fond de chaque dent de la couronne mobile, ces dernières étant tracées à l'ex- térieur du cercle primitif afin que les trajectoires suivies par tous les points de la couronne soient des épicycloldes allongés. Des lumières d'entrée sont percées dans l'une des flasques latérales, des lumières de sortie dans l'autre flas- que et convenablement calées pour assurer la distribution.
Ces lumières sont également à l'extérieur du cercle primitif
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du pignon fixe.
3 ) Les pressions extérieures exercent une poussée axiale sur les parties pleines de la couronne mobile à travers les lumières pratiquées dans les flasques. L'équilibrage de cette poussée est obtenu par des poches pratiquées dans les flasque opposées et vis-à-vis de chaque lumière. Ces poches sont les projections orthogonales desdites lumières. Lesdites poches sont maintenues à la pression des lumières qui leur font vis-à-vis soit pas des canaux traversant normalement les parties pleines de la couronne soit pas un canal 'reliant les poches de la même flasque entre elles en sorte qu'à tout ins- tant une des poches au moins communique avec les lumières pla- cées vis-à-vis des autres poches par l'intermédiaire des lu- mières de la couronne.
4 ) Le centre du pignon fixe peut être percé d'un canal d'adduction et servir de logement à un clapet de retenue et à un filtre.
Sur la figure 13 du dessin, 22, 23, 24 sont les flasques et le pignon fixe formant le stator, 25 la couronne à denture intérieure mobile : elle constitue avec la 2éme cou- ronne à denture intérieure 26 dont elle est solidaire le satel- lite du train de Pecqueur ; pignon 27 monté au bout de l'ar- bre d'entraînement démultiplié 28 en est le dernier élément.
L'ensemble est placé dans une bâche 29 de révolution fixée sur une base comportant les tubulures 30 d'entrée et 33 de sortie.
Le liquide pénètre par 30, traverse le filtre 32, soulève le clapet 31, s'élève à l'intérieur du pignon fixe 23 puis retombe en traversant le capsulisme qu'il met en mouvement, capsulisme formé du pignon 23 et de la couronne 25; le liquide s'échappe enfin par la tubulure 33.
La figure 15 montre la constitution de la boite étan- che formée par les dents du pignon et de la couronne dont le
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contact est continu sur 2 # dans ce cas 34 est le cercle primitif du pignon. La figure montre bien que les lumières 36 . ménagées dans le fond des dents de la couronne sont extérieures son cercle primitif 34. Les lumières de sortie 37 pratiquées dans la flasque sont plus ou moins découvertes; elles sont également à l'extérieur du cercle primitif du pignon 35.
La figure 14 montre les lumières d'entrée 38 percées dans la flasque et les poches d'équilibrage 39 placées vis-à- vis des lumières de sortie représentées pour un autre secteur en 37 de la figure 15.
Le dessin ne porte pas, par raison de simplification, les canaux traversant parallèlement à l'axe les parties pleines de la couronne 25 ou le canal reliant toutes les poches 39 entre elles pour établir dans ces poches la pression régnant aux lu- mières qui leur font vis-à-vis.
En se reportant à la figure 13 on comprend clairement que la poche 39 étant maintenue à la pression de la lumière de sortie 37, aucune poussée axiale ne peut s'exercer sur la cou- ronne 25 lorsque ses parties pleines se présentent au cours de sa rotation devant la lumière 37.