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Transformateur hydrodynamique de couple de rotation, notamment pour véhicules automobiles.
La présente invention concerne un transformateur hydrodynamique de couple de rotation étudié spécialement pour un refroidissement direct et avantageux du liquide de travail. A la place du refroidissement compliqué et coûteux usuel du liquide de travail d'un transformateur de ce genre, dans lequel des quantités relativement grandes de liquide de travail sont maintenues en circulation et conduites à travers le mécanisme, ces quantités de liquide étant déterminées en premier lieu par les grandes quantités de chaleur à évacuer au démarrage dans des laps de temps extrêmement courts exigeant un échangeur thermique particulièrement volumineux, il est pos- sible, par la construction d'un transformateur de couple de ro- tation selon l'invention, d'obtenir un refroidissement extraor- dinairement puissant dans un petit espace,
et d'obtenir de ce fait une transmission de force très sûre en fonctionnement et est susceptible d'adaptation. Cette adaptation/possible, en parti- culier,. pour des véhicules automobiles, par exemple des automo- trices sur rail ou des locomotives.,
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Avec la disposition usuelle comportant un échangeur thermique particulier, la température de l'huile se trouvant dans le transformateur même est toujours beaucoup supérieure (20 à 30 ) à celle qui se trouve dans l'échangeur thermique.
En présence d'une accélération subite et énergique de la chute thermique, l'échangeur thermique ne fonctionne correctement que lorsque l'élévation de la température à déjà atteint une mesure considérable. Pour ne pas dépasser la limite de température dans le transformateur, il faut, dans la disposition comportant des échangeurs thermiques, que la température de fonctionne- ment maximum normale soit inférieure à la mesure mentionnée car, autrement, il se produit des perturbations. Il faut donc rendre l'échangeur thermique d'autant plus grand que la tempé- rature de fonctionnement du transformateur est plus élevée, A cela s'ajoute encore une certaine inertie dans la transmission de l'effet de refroidissement au transformateur, qui est d'autant plus grande que la quantité d'huile se trouvant en circulation est plus petite.
Ces dispositifs exigent donc de grandes pompes de circulation pour obtenir un effet de refroidissement rapide.
Au contraire, dans le dispositif selon l'invention, on peut marcher avec des transformateurs ayant des températures très proches de la température limite admissible maximum, car un fonctionnement immédiat et un fort effet de refroidissement sont assurés d'une manière certaine par le refroidissement direct.
Le mode de fonctionnement du transformateur est beaucoup plus favorable dans le nouveau dispositif, la sensibilité a.ussi bien au démarrage que dans la marche sur des rampes ou montées est beaucoup plus faible, car la chaleur est évacuée d'une manière intense et rapide ,
Selon l'invention, le carter fixe du transformateur contenant l'appareil directeur et renfermant les pièces rotatives
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comporte de grandes surfaces de refroidissement pour l'évacuation directe de la chaleur contenue dans le liquide de travail du circuit hydraulique par un courant d'eau de refroidissement conduit impérativement.
En même temps, l'espace de travail du carter du transformateur est fermé de façon bien étanche par rap- port à l'extérieur et une quantité relativement faible de liquide de travail est amenée au circuit pour le remplissage subséquent. ' Le carter du transformateur comporte rationnellement des chambres-, de refroidissement fermées à travers lesquelles de l'eau de refroidissement circule à une vitesse considérable.
On a bien essayé déjà de refroidir des accouplements hydrodynamiques ou des transformateurs de couple de rotation hydrodynamiques par un courant d'air ou par du liquide. Mais et tous les dispositifs connus n'obtiennent pas un effet/une sûreté de fonctionnement suffisants et en particulier ils ne conviennent pas pour de très grandes puissances de commande, car les surfaces de refroidissement sont insuffisantes, le fluide de refroidissement n'est pas conduit impérativement ou bien le fluide de refroidissement doit être conduit le long des pièces en mouvement de telle sorte que l'étanchél lé est difficile, etc.. On s'est par suite écarté de nouveau de ce genre de transformateurs munis de dispositifs de refroidis- sement .
Contrairement aux façons de voir adoptées jusqu'à présent par les techniciens, on a constaté, au cours d'essais faits avec un dispositif de refroidissement selon l'invention, que l'on peut obtenir un effet de refroidissement environ cinq fois supérieur par unité de surface.
On peut en conséquence obtenir directement au trans- formateur le même effet de refroidissement qu'avec un échan- geur thermique avec une dépense beaucoup plus faible de sur- faces de refroidissement et de conduits compliqués pour le
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liquide de travail, /
Ce n'est que par les moyens indiqués par l'invention, soit :
fermeture aussi étanche que possible du mécanisme, construction du carter et de l'ensemble du mécanisme en vue d'obtenir de grandes surfaces de refroidissement, conduite impérative du courant d'eau de refroidissement, que l'on crée un transformateur de couple de rotation approprié en particu- lier également pour la transmission de grandes puissances de commande et pour des degrés de transformation élevés, qui atteint une grande sûreté de fonctionnement par un refroidis- sement efficace, adaptable et peu encombrant, de sorte qu'il est approprié surtout pour des véhicules automobiles.
En même temps, grâce à l'invention, le rendement du transformateur de couple de rotation est amélioré du fait que l'on évite les fortes pertes intersticielles habituelles dans les cons- tructions connues et cela en raison des conditions de pres- sion et température uniformes obtenues de ce fait .
L'invention peut être appliquée d'une manière parti- culièrement avantageuse dans des transmissions de force dans lesquelles on n'utilise qu'un transformateur de couple de ro- tation, par exemple en combinaison avec un méca,nisme de change- ment de vitesse dans des véhicules automobiles, car dans ce cas l'enveloppement du transformateur de couple de rotation peut être effectué de façon optimum .
Selon l'invention, on obtient une construction parti- culièrement avantageuse et un bon effet de refroidissement avec de grandes vitesses de passage du courant en disposant dans la chambre à noyau du transformateur de couple de rotation une autre chambre de refroidissement, qui est également parcourue par de l'eau de refroidissement ,
Des ailettes sont rationnellement disposées sur
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les parois transmettant directement la chaleur des chambres à eau pour augmenter la transmission de la chaleur.
On obtient un mode de construction particulièrement simple et un mode de fonctionnement particulièrement bon lorsque l'eau de refroi- dissement est conduite dans le sens périphérique autour du carter ,
Gomme fluide de refroidissement, on peut rationnel- lement utiliser l'eau de refroidissement du moteur de com- mande de sorte que des pompes de circulation ne sont pas nécessaires pour le refroidissement du transformateur .
Avec la bonne étanchéité mentionnée et obtenue selon l'invention, du fait que seules de petites pertes de liquide insignifiantes se produisent encore aux fentes d'étanchéité du transformateur, on recherche ici, contrairement aux construc- tions usuelles, le cas limite du transformateur fermé de façon complètement étanche. Dans un développement avantageux de l'in- vention, on prévoit une soupape à surpression ou de sûreté, pour le réglage automatique de la pression dans le transformateur lors de l'amenée nécessaire du liquide de travail qui n'est que faible. Selon l'invention, cette soupape à surpression est constituée de façon que la tension du ressort de soupape à surpression ou de sûreté puisse être réglée.
Conformément à l'invention, on obtient une disposition le cas échéant ration- nelle du fait que la soupape de sûreté communique avec la cham- bre à noyau du transformateur .
Le dépassement d'une pression limite déterminée dans le transformateur est empêché par la soupape à surpression ou de sûreté. On obtient avec des moyens simples ce résultat qu'une valeur de pression suffisante du liquide existeconstamment dans le transformateur, de sorte qu'il ne peut pas se former de mousse et que de grandes pertes ne peuvent se produire en particulier lors du démarrage, par conséquent à un faible nombre
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de tours. Lorsque le nombre de'tours de la pompe augmente conformément au nombre de tours du moteur, le refoulement de la pompe augmente bien, mais la valeur de la pression dans le transformateur ne varie que dans une mesure peu importante de façon correspondant à la résistance de la soupape de sûreté qui varie elle-même an fonction de la quantité qui passe.
La pompe de refoulement peut être très petite. Des variations de température, l'usure des joints d'étanchéité et des phénomènes analogues sont sans influence, parce que la valeur de la pression régnant dans le transformateur est tou- jours déterminée par la soupape à surpression, La puissance nécessaire à la pompe de refoulement est faible .
Quelques exemples de réalisation de transformateurs hydrodynamiques de couple de rotation selon l'invention sont représentés sur le dessin annexé, en majeure partie schémati- quement .
La figure 1 est une coupe transversale d'un transfor- mateur.
La figure 2 est une conpe transversale suivant la ligne B-B de la figure 3 d'un second transformateur, dont le retor de turbine peut coulisser ,
La figure 3 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 2 .
La figure 4 est une coupe transversale d'un transfor- mateur muni d'une soupape de surpression ,
Dans la figure 1 : 1 désigne le carter fixe compor- tant la chambre de travail du transformateur, 2 désigne une chambre de refroidissement qui entoure le transformateur, 3 est le conduit d'amenée pour l'eau de refroidissement arri- vant à la chambre 2, 4 étant son conduit de sortie. La tubu- lure 4 est placée en avant du plan du dessin. Une paroi cor- respondant à peu près au plan du dessin, qui ne peut pas être
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représentée sur le dessin, est disposée sur toute la chambre de refroidissement entre les deux tubulures. 5 désigne un couvercle par lequel le carter du transformateur est fermé à droite et qui possède également une chemise de refroidissement 6.
D'une part l'intérieur du transformateur et d'autre part la ohambre de refroidissement sont fermés par rapport à l'exté- rieur par des assemblages à vis
7 est l'arbre de commande, 8 l'arbre entraîné, 9 le rotor de la pompe, 10 le rotor de la turbine, 11 les aubes directrices disposées dans la partie 1 du transforma- teur. 12 est la chambre de noyau du transformateur, dans laquelle est aussi disposée une chambre de refroidissement 13 qui communique par des conduits 14 et 15 avec la chambre de refroidissement 2. Le conduit 15 est placé devant la cloison précitée placée dans la chambre de refroidissement, 17 et 18 sont des paliers pour l'arbre 7. 19 et 20 sont des paliers pour l'arbre 8, qui sont placés dans le carter 1 du transforma- teur et dans le couvercle 5. 21, 22 et 23 sont des joints d'étanchéité.
Le transformateur est fermé de façon bien étanche vers l'extérieur par les joints 21, 22 et 23 et, pour le rem- plissage de complément, contrairement aux formes de réalisation usuelles, une faible quantité de liquide de travail est amenée par un conduit non représenté, de sorte que le transformateur est également maintenu sous une pression suffisante. La quanti- té d'eau de refroidissement amenée à la ohambre 2 par la tubu- lure de raccordement 3 est contrainte de tourner autour au transformateur perpendiculairement au plan du dessin, donc dans le sens périphérique du transformateur et elle parvient en haut à la tubulure 4, par laquelle l'eau de refroidissement est évacuée.
Un refroidissement particulièrement bon est assuré par le guidage impératif car l'huile de travail du transformateur
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passe par ailleurs. de grandes' vitesses contre la face inté- rieure des parois arrosées par l'eau de refroidissement .
Cet effet de refroidissement est encore accru du fait que de l'eau de refroidissement est également amenée à la chambre intérieure 12 par le tuyau 14, cette eau peut être amenée de la même manière dans le sens périphérique et peut être évacuée par le tuyau 15 de nouveau dans la, chambre de refroidissement 2 puis de là par la tubulure 4 .
Dans les figures 2 et 3 : 31 désigne le carter du transformateur, 32 la chambre de refroidissement, 33 le conduit d'amenée, 34 le conduit de sortie de l'eau de refroidissement, 35 un couvercle disposé sur le carter du transformateur et com- portant une chemise de refroidissement¯36,-, 37 est l'arbre de commande, 38 l'arbre entraînée 39 le rotor de pompe, 40 le rotor de turbine, qui peut être reté axialement du circuit par pression hydraulique à l'aide du dispositif représenté cons- titué par un cylindre denté extérieurement et un piston, au- quel dispositif l'huile de commande est amenée à travers l'arbre 37, 41 désigne les aubes directrices disposées dans le carter 31.
42 est une chambre de noyau qui contient une chambre à eau de refroidissement 43, à laquelle l'eau est amenée par un alésage 44 et à partir de laquelle cette eau est évacuée par un alésage analogue décalé dans le sens périphé- rique par rapport à l'alésage 44. Ces alésages sont rationnelle- ment disposés à l'intérieur des aubes directrices mêmes. 51, 52, 53 et 54 sont des points d'étanchéité. 55 sont des ailettes disposées sur la paroi extérieure du carter du transformateur, 56 sont des ailettes disposées dans la chambre à eau du noyau.
Ces ailettes s'étendent suivant la périphérie de la manière visible dans la figure 3. 60 est une paroi transversale s'é- tendant à travers l'ensemble du transformateur du moyeu jus- qu'aux tubulures d'entrée et de sortie. Une paroi correspondante'
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est rationnellement prévue également dans la chambre de re- froidissement 43 pour la chambre de noyau 42 entre les deux alésages destinés à l'admission et à l'évacuation de l'eau de refroidissement .
L'eau de refroidissement entre par la tubulure 33 dans la chemise de refroidissement et est amenée à tourner par les ailettes 55 tout autour du transformateur, jusqu'à ce qu'el- le parvienne le long de la paroi 60 à h tubulure de sortie 34.
Une partie de l'eau parvient par l'alésage 44 dans la chambre 43, parcourt également là dans le sens périphérique la chambre de noyau et entre, après s'erre de nouveau élevée, par un second alésage, correspondant à l'alésage 44, de nouveau dans la chambre 32, puis parvient par là à la tubulure de sortie 34.
Le passage du courant est également imposé dans le sens périphé- rique dans la chambre 43 par la paroi transversale mentionnée.
61 désigne un tuyau d'amenée, qui débouche à l'alé- sage 62, par quoi la faible quantité d'huile de travail néces- saire au remplissage de complément est amenée à l'intérieur du transformateur
L'effet de refroidissement du dispositif représenté est extraordinairement bon ; dans de nombreux cas, il suffit de la chambre de refroidissement 2 ou 32, car les vitesses maxima existent dans cette partie dans le transformateur, de sorte qu'on peut renoncer au refroidissement du couvercle .
Dans la figure 4, 101 désigne le carter fixe du trans- formateur à chambre de travail 102, 103 est une chambre de re- froidissement qui entoure le transformateur. Le couvercle 104, qui est vissé sur le carter, ferme le carter 101 du transforma- teur sur le coté du secondaire et comporte également une chemise de refroidissement 105. 106 désigne la chambre de noyau du transformateur, tandis que 107 représente l'appareil directeur.
Le rotor 108 de la pompe est solidarisé avec l'arbre de commande
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109 et le rotor de turbine 111 ,est monté sur l'arbre récepteur est 110 et/également solidarisé avec lui.
112, 113 sont des joints assurant une bonne étanchéité de la chambre de travail du transformateur par rapport à l'exté- rieur; 114, 115, 116 sont des joints à labyrinthe disposés à l' intérieur du transformateur .
La pompe de refoulement 120, communiquant par le con- duit 121 avec la chambre de travail 102 maintient toujours le liquide de travail du transforma.teur à la pression nécessaire.
La soupape de surpression ou de sûreté 130, disposée sur le carter 101, comporte le corps de soupape 131, dont la tige est guidée à coulissement dans le plateau de pression 132.
Le corps de soupape 131 est poussé contre son siège dans l'élar- gissement de l'alésage 134 par le ressort 133. 135 est un tuyau d'écoulement menant de l'intérieur de la soupape de surpression 130 à l'air libre. Quand on tourne la vis de pression 132, le ressort 133 est plus ou moins comprimé, de sorte que la pression limite de la soupape de sûreté peut être réglée à volonté. De ce fait, on obtient ce résultat qu'il règne toujours une pres- sion suffisante dans la chambre de travail du transformateur lorsque la pompe tourne. Cette pression est déterminée par le réglage de la soupape de sûreté et empêche le liquide de travail de mousser en évitant les conséquences nuisibles de cet état de chose .
La soupape de sûreté peut aussi être montée en d'autres endroits du transformateur, comme représenté en traits mixtes sur le dessin. Ainsi, par exemple, la soupape de sûreté 140 communi- que avec la chambre de noyau du transformateur, tandis que la soupape de sûreté 150 est disposée sur le couvercle du transfor- mateur,donc à l'extérieur du circuit proprement dit. Le mode de fonctionnement de la soupape de sûreté est le même en cet en- droit que celui qui a déjà été décrit ,