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Perfectionnements aux embrayages hydrauliques.
La présente invention se rapporte aux embrayages ou couplages hydrauliques du type cinétique et du genre comportant un élément menant à aubes, juxtaposé à un élément mené également à aubes, de manière à former avec celui-ci un circuit de travail annulaire dans lequel le liquide de travail peut circuler dans la forme d'un anneau tourbillon- naire, un carter entourant l'un ou les deux dits éléments pour former une chambre de travail, et des moyens permettant de faire varier la quantité de liquide contenue dans cette cham- bre de travail pendant le fonctionnement du couplage. Ledit carter est généralement fixé à l'un desdits éléments à aubes et contient la partie postérieure de l'autre élément à aubes
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pour former la chambre de travail.
Le centre dudit carter est généralement pourvu d'une ouverture contenant un organe par rapport auquel le carter peut tourner (par exemple un arbre auquel est fixé l'élément à au- bes pouvant tourner par rapport au carter, ou un ditribu- teur fixe contenant des canaux de remplissage et de vidage , ou encore un distributeur tubulaire entourant ledit arbre). Un couplage de ce genre, dans lequel le carter est fixé, de la manière courante, à l'organe menant et entoure l'arrière de l'organe mené est représenté par exemple en figure 1 du . brevet n 427.445, demandé le 8 avril 1938.
Des couplages de ce genre sont généralement utilisés pour relier un moteur tournant sans arrêt, mais dont la vi- tesse peut être variée suivant les besoins, à une machine menée que l'on met en marche et que l'on arrête en remplis- sant et en vidant le couplage, et que l'on peut faire tour- ner à des vitesses très variées en faisant varier le degré de remplissage du couplage. Il a été trouvé que lorsque le glissement dans le couplage est élevé, par exemple lorsque l'on fait démarrer depuis l'arrêt une charge absorbant un couple considérable, le liquide dans le circuit de travail se trouvé refoulé, par l'action tourbillonnaire, sous pression relativement élevée, dans l'espace compris entre l'arrière de l'organe mené et le carter attaché à l'organe menant.
Dans le couplage cité plus haut comme exenple, cette pression cause des fuites indésirables à travers l'ouverture prévue dans le carter. Même si l'on a soin de prévoir un presse-étoupe à labyrinthe dans le but de réduire les fuites à travers cette ouverture, la contre-pression peut, dans certaines circonstan- ces, être si élevée, et les'fuites qui en résultent tellement considérables qu'il s'ensuit un retard notable dans le remplis- sage du circuit de travail.
De plus, là où; comme celà a lieu généralement, le canal @
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pour le remplissage de la chambre de travail débouche dans l'espace compris entre l'arrière de¯ l'organe mené et le carter, la contre-pression s'oppose à l'entrée du liquide dans la chambre de travail, et là où la pression disponible dans le canal de remplissage est limitée, comme celà peut se produire dans le cas d'un couplage comportant une pompe cinétique pour remplir le tube d'épuisement dans un carter rotatif (par exemple comme représenté aux figures 1, 3 et 4 du brevet n 364. 366 du même auteur, demandé le 8 octobre 1929, et en figure 1 du brevet n 427.445 déjà mentionné, la contre-pression peut, dans certaines conditions, empêcher l'écoulement du liquide dans la chambre de travail.
La difficulté présentée par les fuites au presse-étoupe, se produisant depuis l'espace situé entre le carter et l'arriè- re de l'élément à aubes par rapport auquel le carter peut tourner, peut être évitée en couplant l'un des arbres au cala ter et en choisissant une disposition telle que l'autre ar- bre pénètre dans une ouverture centrale ménagée dans l'orga- ne à aubes, fixé au certer. Mais même avec une telle dispo- sition, il peut tre désirable d'utiliser un canal de replis- sage dans la forme d'un percement axial ménagé dans l'un des arbres débouchant dans l'espace situé entre le carter et l'é- lément à aubes entouré par le carter, ayant pour résultat de laisser persister la difficulté due à l'existence d'une contre- pression sur le canal de remplissage.
Un objet de la présente invention consiste à fournir un couplage hydraulique perfectionné comportant des moyens pour surmonter les difficultés indiquées. suivant l'invention, dans un couplage hydraulique du genre indiqué, dans lequel il existe une communication en- tre le circuit de travail et l'extérieur de la chambre de travail à travers l'espace entre le carter et l'arrière de l'un des éléments à aubes entouré par le carter (la communica- tion étant constituée par exemple par un certain jeu ménagé/
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à cet effet, ou par le chemin de fuites dans un presse-étou- pe, ou encore par le canal de remplissage),
on prévoit des moyens de pompage centrifuge adaptés de manière à tourner ensemble avec la partie menante du couplage et disposés de manière telle dans ledit espace qu'ils s'opposent à l'écou- lement du liquide depuis la chambre de travail à travers la- dite communication.
Lesdits moyens de pompage centrifuge peuvent convena- blement avoir la forme d'aubes radiales ou ayant une compo- sante radiale par rapport à l'axe de rotation dudit couplage , et fixées à l'intérieur dudit carter ou à l'arrière de l'élé- ment à aubes entouré par ce carter, contraint de tourner ensemble avec la partie menante,
La présente invention va être décrite dans la suite à titre d'exemple, avec référence aux dessins joints, en appl cation à un couplage commandé par des moyens d'épuisement du type général décrit au brevet n 427.445 déjà mentionné, mais adapté pour fonctionner avec son axe vertical:
Avec un cou- plage de ce genre, lorsque le circuit de travail est rempli de,manière rapide, ou bien lorsque l'organe mené du couplage est calé sous l'effet de la charge, le liquide de travail à telle. dance à fuir vers le bas entre l'arbre mené associé et le manchon formant carter du tube d'épuisement; la présente in- vention est particulièrement utile pour réduire ou empêcher de telles fuites, ainsi que pour contribuer à un remplissage rapide du circuit de travail.
Dans les dessins;
La figure 1 est une section-élévation ,latérale d'une partie du couplage, et
La figure 2 est une section en plan d'un détail, sui- vant la ligne .2-2 de la figure 1.
Le couplage représenté aux dessins peut par exemple être utilisé dans l'entraînement des séparateurs centrifuges du genre utilisé dans les raffineries de sucre.
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Un élément menant 10 à aubes est rixe'au moyen de boulons 11 à 1àrbre vertical d'un moteur électrique ( non repré- senté). Un palier -butée 12 est monté dans un percement convenable ménagé dans le moyeu de l'élément menant et est convenablement retenu par un bouchon fileté 13. Un arbre me- né creux 14 a son extrémité supérieure tourillonnée au moyen d'un palier 15 à alignement. automatique dans le moyeu de l'élé ment menant, et l'arbre mené est convenablement maintenu axialement par une tige légèrement flexible 16 dont l'extré- mité inférieure est fixée dans un rebord de couplage 17 formé sur l'extrémité inférieure de l'arbre 14. L'extrémité supé- rieure de la tige 16 est fixée par un collier 18 et un écrou 19 au chemin de roulement intérieur du palier 12.
Un élément mené DO à aubes est fixé à l'arbre 14 et forme avec l'élément menant un circuit de travail annulaire. Les anneaux de guida- ge 10a et 20a du noyau peuvent être interrompus comme dé- crit au brevet anglais n 484.092, demandé le 28 octobre 1936.
Un carter 21 est fixé par un anneau 22 et des vis 23 à l'é- lément menant et forme avec celui-ci une chambre de travail.
Le carter 21 est pourvu d'une ouverture centrale re- cevant l'extrémité supérieure d'un manchon distributeur tu- bulaire 24, dont l'extrémité inférieure est portée par un étrier 25 fixé à un support rigide (non représenté). La face inférieure du moyeu de l'élément mené 20 est pourvue d'une rainure annulaire 26 dans laquelle se trouve un anneau-chi- cane 27 disposé à l'extrémité du manchon 24. Des saillies an- nulaires 28 sur le moyeu de l'élément mené sont adaptés pour rejeter tout liquide qui pourrait fuir au-delà de l'anneau.. chicane 27, et envoyer ce liquide dans un puits annulaire 29 prévu à l'extrémité supérieure du manchon 24, la paroi inté- rieure de ce puits étant formée par un tube court 30 fixé au machon.
Ce puits communique avec l'extérieur du manchon au moyen de canaux d'écoulement 31.
Une coquille-réservoir 32 est soudée à l'anneau 22et
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est pourvue d'un manchon intérieur 33 dirigé vers le haut et entourant l'ouverture centrale ménagée dans cet organe et contenant le manchon distributeur 24. Le manchon 33 est poup- vu d'un anneau 34 destiné à projeter le liquide, tandis qu'un anneau-écran 35 convenablement recourbé est fixé au manchon distributeur et recouvre l'extrémité supérieure du tube 33.
Un tube d'épuisement 36 est fixé dans un bossage 37 dispo sé dans une rainure tangentielle ménagée dans le manchon distributeur, et est fixé, à son tour, à un arbre de comman- de 38 tourillonné dans le manchon distributeur et actionné par des moyens de commande comprenant un levier 39 et ser- vant à faire varier la distance séparant l'embouchure du tube d'épuisement à partir de la périphérie de la coquille 32. Le tube d'épuisement fournit du liquide à un canal con- venablement recourbé 40 qui communique par un canal axial 41 avec un couplage 42 à brides , conduisant à un dispositif de refroidissement (non représenté) disposé au-dessous du cou- plage.
La canalisation de retour provenant du dispositif de refroidissement communique par un couplage à brides similai- res(disposé au-dessus du plan de section de la figure 1) et par un canal 43 avec un canal convenablement recourbé 44 (fi- gure 2) situé- en face de canaux de remplissage 45 formés axial-En ment à travers le moyeu de l'élément mené. Des percements 46 formés dans .quelques unes des aubes de l'élément mené relient le noyau du circuit de travail à l'espace situé en- tre le carter 21 et l'élément mené 20.
La partie radialement intérieure du carter 21 est légèrement espacée depuis l'arrière de l'élément mené 20, et douze aubes radiales 48 uniformément réparties sont fi- xées à la face supérieure de cette partie inférieure du carter, ces aubes ayant une forme convenable pour arriver à une distance de l'élément mené, présentant les garanties de sécurité voulues en fonctionnement. Les extrémités in- térieures ,de ces aubes viennent aussi près de l'axe de rotation
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qu'il est possible de le faire sans entraîner des compli- cations, et, dans le présent exemple, elles parviennent jusqu'à un rayon égal au rayon déterminé par la distance se trouve à laquelle/le centre de la section du noyau du circuit de travail à partir de l'axe du couplage.
Le couplage fonctionne comme suit : Le moteur étant au repos, on introduit du liquide dans le réservoir et dans le circuit de refroidissement jusqu'à ce que le li- quide atteigne le niveau désigné par 47. Le tube d'épuise- ment est déplacé depuis la position représentée jusqu'à sa position-limite intérieure dans le sens radial, et l'on met envoûte le moteur. Le liquide dans le réservoir forme alors un anneau s'appliquant contre la partie cylindrique de la coquille-réservoir, tandis que l'élément mené demeure au repos.
Lorsque le moteur a atteint sa vitesse de régime, on déplace le tube d'épuisement vers le dehors jusqu'au moment où son embouchure vient en contact avec l'anneau de liquide, de sorte qu'une partie du liquide se trouve fournie à travers le dispositif de refroidissement au canal courbe 44 à l'ex- trémité supérieure du manchon distributeur 24, et de là à chambre de travail. Aussitôt qu'une quantité assez notable de liquide a pénétré dans le circuit de travail, l'effet tourbilloiinaire chasse une partie du liquide, sous -une pres- sion relativement élevée, hors du circuit de travail, à tra- vers le jeu 50 existant entre les éléments à aubes 10 et 20, à la jonction des filets liquides et à travers les percements 46 dans l'espace entre l'élément mené 20 et le carter 21.
Si l'on n'avait pas prévu les aubes 48, cette pression serait suffisante pour retarder d'une manière sensible la fourni- ture de liquide par le tube d'épuisanent en produisant des fuites excessives à travers les canaux d'écoulement 31 vers le réservoir, et même, dans des circonstances défavora- bles, provoquer des fuites à travers 1' espace entre l'arbre mené 14 et le distributeur 24..Les aubes 48 exercent cependant,
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du fait qu'elles tournent ensemble avec l'élément menant, une action puissante de pompage centrifuge, s'opposant à tou- te production de-fuites, facilitant l'écoulement du liquide dans la chambre de travail et permettant par suite à celle-ci d'être remplie rapidement, comme il est désirable.
Lorsque les anneaux 10a et 20a du noyau sont interrompus, de la ma- nière indiquée plus haut, un couple de démarrage élevé se trouve développé encore plus rapidement par l'action des aubes 48 que dans le cas de l'utilisation d'anneaux de corps continus. La quantité de liquide dans la chambre de travail est déterminée par la position occupée par l'organe d'épuise- ment, et, pendant le fonctionnement du couplage, une quantité limitée de liquide chauffé fuit depuis la chambre de travail à travers un ou plusieurs ajutages diminués 49 de manière à maintenir une circulation à travers le tube d'épuisement et le dispositif de refroidissement.
Dans certains cas, il est désirable d'allonger encore les aubes 48 de manière à leur donner un diamètre presqu'égal au diamètre maximum de la chambre de travail. Pour les cou- plages ayant jusqu'à 20 pouces (50 cem environ) de diamètre extérieur, douze aubes 48 donnent des résultats très satis- faisants; six aubes ne donnent pas des résultats aussi bons, et la prévision de vingt-quatre aubes ne se justifie pas.Bien que l'exemple représenté soit un souplage vertical, il va de soi que l'invention est également utile dans les couplages horizontaux.