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Perfectionnements aux régulateurs centrifuges.
Cette invention se rapporte aux régulateurs centrifuges à grande vitesse du type à ressort et elle a pour but de procurer une forme de construction et un procédé de fabrication tels que le rapport géométrique entre le centre de gravité, le point d'appui et le point d'application de l'effort excercé par le ressort soit identique pour toutes les masses soumises à la force centrifuge dans un même régulateur, de manière à assurer un équilibre dynami- que parfait dans toutes les positions du régulateur. Un autre but est de construire un régulateur dont la masse active soumise à la force centrifuge est maximum pour un diamètre total donné.
Suivant cette invention les masselottes du régulateur sont constituées par une série de segments semblables formés par des coupes radiales faites à travers un corps façonné au tour. Sui- vant le procédé employé pour former ces masselottes, on tourne une pièce de manière qu'elle comporte une partie sensiblement cylindri- que et une extrémité rentrante et on la divise en différents seg- ments égaux par des coupes radiales,chacun de ces segments consti- tuant une masselotte et l'ensemble des segments étant montés dans un même régulateur où ils agissent uniformément et simultanément sur un seul organe à ressort de ce dernier.
Le point d'appui au- tour duquel chaque contrepoids peut osciller est constitué par un couteau formé par une partie d'une nervure annulaire en saillie sur la. face extérieure du corps usiné au tour qu'on a divisé en segments qui constituent les masselottes individuelles. Lorsque le régulateur est à l'arrêt, les masselottes se groupent autour de l'arbre du régulateur comme une couronne, chacune des différentes masselottes étant formée par un segment du corps usiné au tour et le point d'appui de chaque masselotte s'établissant sur une saillie externe formant couteau qui s'appuie sur une surface annulaire d'un élément rotatif du régulateur, de telle sorte que les mas- selottes agissent uniformément et simultanément sur la même pièce à ressort.
Le dispositif comprend une pièce en forme de cuvette montée sur l'arbre du régulateur et tournant avec cet arbre, en combinaison avec une pièce soumise à l'action d'un ressort que cette pièce doit comprimer pour se déplacer par rapport à l'arbre et une série de masselottes semblables constituées par tous les segments qui ont été formés en divisant par des coupes radiales espacées un corps annulaire exécuté au tour, chacune des masse- lottes présentant un point d'appui en forme de couteau autour du- quel il tourne sur une surface annulaire commune formée dans la
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pièce en forme de cuvette, tandis qu'une partie de chacune des masselottes ou segments s'applique sur une surface annulaire de la pièce à ressort et agit sur cette surface en se déplaçant.
Comme les masselottes ne font que s'appuyer et se mouvoir sur les deux surfaces avec lesquelles elles sont en contact, à savoir d'une part la nervure annulaire sur laquelle les couteaux reposent et oscillent et d'autre part la surface soumise à l'action du res- sort,.on constatera qu'il n'existe aucune liaison positive ni butée circonférencielle entre l'arbre de commande et les masse- lottes. L'entraînement est ainsi provoqué par frictic en c-s points de contact qui sont établis respectivement au p)int d'appui et à la pointe de chacune des masselottes et celles-ci sont par conséquent libres de se déplacer circonférentiellement par rapport à l'arbre de commande'lorsqu'il se produit de brusques changements dans la vitesse d'entraînement.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple une forme d'exécution de cette invention. Dans ces dessins,
Figure 1 est une coupe verticale longitudinale du régu- lateur centrifuge perfectionné.
Figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la figure 1; en regardant dans la direction des flèches.
Figure 3 est une vue en projection de l'une des masselc- tes,-prise d'un point de l'axe du régulateur situé à droite sur la figure 1.
Figure 4 montre en élévation et à beaucoup plus grande échelle l'une des masselottes et,'en coupe, la nervure ou l'épaule- ment annulaire sur lequel repose et pivote le point d'appui de la masselotte.
A l'intérieur d'un carter fixe A, l'arbre B du régulateur est monté sur des roulements à billes C et est actionna de toute manière convenable par le moteur ou autre mécanisme qui doit être commandé par le régulateur. Sur l'arbre B, qui est creux, est fixée une pièce en forme de cuvette qui peut être décrite come étant formée de deux parties, à savoir une pièce D constituant la cuvette proprement dite, dont la partie interne est reliée à l'arbre, et une pièce cylindrique Dl convenablement fixée en D2 au rebord de la cuvette. L'ensemble de cette pièce en forme de cuvette D Dl tourne à l'intérieur du carter extérieur dont elle est entièrement dégagée et renferme les masselottes.Cet élément en forme de cuvette étant fait en deux parties on peut fabriquer la pièce D en une matière susceptible d'être trempée après l'usi- nage.
On peut usiner au tour, à l'intérieur de la pièce D et près de sa périphérie un épaulement ou battée D3, où prennent appui les couteaux formant points d'appui de toutes les masselot- tes. Celles-ci sont obtenues en pratiouant des coupes radiales E (voir figure 2) dans un corps annulaire façonné au tour de manière à y ménager une partie F dont la surface interne est sensible- ment cylindrique comme c'est représenté en F1 tandis aue la face externe présente une forme appropriée avec une seule nervure en saillie G et à l'une des extrémitésune partie rentrante H.
Chaque masselotte individuelle dont le profil est celui d'une coupe longitudinale faite d'un c8té dans le corps usin au tour, affecte en quelque sorte la forme de la lettre J ainsi au'on peut le voir sur les figures 1 et 4 mais avec une saillie formée par la nervure externe annulaire G tournée sur le corps pour constituer le couteau Gl formant point d'appui près de la nais- sance de la courbe du J, la partie droite de cette lettre consti- tuant la partie effective de la masselotte F tandis que la poin- te qui se trouve à l'extrémité de la partie rentrante H est desti- née à agir sur la pièce du régulateur soumise à l'action du res-
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sort.
Il est important que lorsque chacune des masselottes oscille autour de son point d'appui la pointe de la partie H tende à rouler plutôt qu'à glisser sur la surface de la rondelle trempée K sou- mise à l'action du ressort. Pour atteindre ce résultat il est nécessaire de déterminer convenablement les positions relatives des plans perpendiculaires à l'axe du r'gulateur dans lesquels se trouvent respectivement,le point d'appui de toutes les masselottes et les points de contact entre les bouts ou pointes des masselottes et ka rondelle K.
Dans l'exemple représenté la. disposition est telle que lorsque les masselottes se trouvent au milieu ou à peu près au milieu de leur mouvement oscillant vers l'extérieur à par- tir de leur position statique à l'extrémité interne de leur course, le plan dans lequel se trouvent les points de contact avec les pointes coïncide approximativement avec le plan qui renferme les points d'appui Gl des contrepoids.
La rondelle trempée K sur laquelle portent les pointes des parties H des masselottes est portée par un manchon en deux pièces susceptible de coulisser sur l'arbre B du régulateur.L'une des pièces L de ce manchon s'adapte à l'intérieur de l'autre pièce Ll et dans l'arbre est pratiquée une rainure Bl qui le traverse diamétralement dans toute son épaisseur de manière à permettre à une clavette M d'être introduite perpendiculairement à l'axe de l'arbre B et de pouvoir coulisser à l'intérieur de celui-ci. Les faces de cette clavette M peuvent entrer en contact avec les deux pièces concentriques L Ll du manchon coulissant. A l'intérieur de l'arbre creux B du régulateur se trouve une tige dont l'une des extrémités s'applique sur cette clavette M.
Cette tige est avan- tageusement constituée de deux pièces co-axiales N, Nl séparées par une bille, cette disposition servant à empêcher la tige de se caler par suite de déformations éventuelles de l'arbre creux du régulateur. La disposition est telle que lorsque le manchon en deux pièces L, Ll glisse sur l'arbre B. par suite de l'action de la force centrifuge des masselottes F la clavette M qui passe à travers l'arbre oblige la tige N, N1 située à l'intérieur de celui- ci à coulisser avec elle.
Un ressort à boudin P est supporté à un bout par un ren- flement à l'extrémité duquel se trouve une bride L2 formée sur la pièce externe Ll du manchon coulissante et entre la dernière spire du ressort et cette bride est intercalée une rondelle oscillante 0 qui constitue un support universel pour l'extrémité du ressort.
A son autre extrémité le ressort P est en contact avec un collier R monté librement sur un manchon S qui est vissé sur l'arbre B du régulateur, ce manchon étant pourvu d'un rebord externe Sl sur lenuel s'applique une rondelle oscillante T qui s'appuie d'autre part sur la bride rentrante Rl du collier R. On donne une compres- sion initiale au ressort en serrant le manchon S sur l'arbre B du régulateur.
On remarauera que lorsque la vitesse de rotation de l'arbre B dépasseune certaine valeur la force centrifuge agissant sur la couronne de masselottes F fait osciller chacune de celles-ci autour de son point d'appui en forme de couteau Gl de manière que la partie rentrante H de ces masselottes fasse glisser sur l'ar- bre le manchon L, Ll sur lequel agit le ressort P. Lorsque le man- chon L,Ll se déplace de cette manière il entraîne la tige N, N1 à l'intérieur de l'arbre B et l'extrémité de cette tige qui dépas- se l'extrémité de l'arbre communique le mouvement au mécanisme de commande du moteur ou de la machine auquel le régulateur est appli- qué.
Lorsque la vitesse de rotation atteint une certaine valeur les masselottes F pivotent autour de leurs couteaux Gl jusqu'à venir s'appliquer sur la face interne de la partie cylindrique Dl de la pièce en forme de cuvette, ce qui empêche les masselottes de continuer à se déplacer vers l'extéruieur. On comprendra aue
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lorsque le régulateur se trouve à l'arrêt le ressort P ramène toutes les masselottes vers l'intérieur et tend à rapprocher leur centre de gravité de l'axe du régulateur jusqu'à ce que les faces latérales desmasselottes groupées viennent en contact les unes avec les autres.
Le procédé de fabrication des masselottes conforme à la présente invention permet d'obtenir des masselottes identiques pour un régulateur donné. Suivant ce procédé de fabrication, on commence par tourner un corps cylindrique creux présentant a son extrémité une partie recourbée rentrante. Ce corps est façonné pendant le tournage de telle façon nue n'importé quelle coupe faits suivant un plan contenant.son axe de symétrie a un profil iden- tique à chacune des masselottes à l'état fini. On divise alors le corps en segments égaux par deux opérations de fraisage succes- sives sous le contrôle d'une poupée à diviseur.
Suivant l'un des procédés d'exécution de ces opérations de fr?isage le corps par- tiellement cylindrique usiné au tour est maintenu sur un mandrin de forme appropriée porté par la poupée à diviseur et le corps est divisé en différents segments au moyen de la. fraise mince.
Au cours de cette opération de découpage on se borne à diviser la partie cylindrique du corps en segments sans toucher à l'extré- mité rentrante. Ensuite on place une bague de serrage sur le partie divisée du corps et on divise la partie rentrante aux cernes points de repère oue précédemment, mais en employant une fraise plus épaisse. L'effet de cette seconde opération de fraisage est d'achever de diviser le corps en segments et, en employant une fraise plus épaisse, on donne aux parties rentrantes des segments une largeur moins grande que celle des parties qui sont forces dans le tronçon cylindrique du corps.
Ces parties plus étroites constituent les bras en saillie H dont les pointes ou becs portent sur la rondelle K et par l'intermédiaire de celle-ci sur la pièce L, Ll sur laquelle agit le ressort.?'du régulateur. Il est à noter que le corps tourné doit présenter un diamètre oueloue peu plus grand que le diamètre réel de la couronne formée par les segments lorsqu'ils sont groupés ensemble, étant donné que lorsque le corps est divisé en segments, ceux-ci,par suite de la matière enlevée par le fraisage radial, se rapproc.hent de l'axe du régulateur ouand leurs faces latérales sont en contact.
Comme chaque segment est découpé dans le corps de révolu- tion il présente sur ce que l'on peut appeler le dos une partie
G de la nervure en saillie qui est ménagée sur le corps pendant l'opération de tournage. Initialement, cette nervure s'étend de part en part de la largeur d'un segment gais par une opération de fraisage on enlève la partie centra.le de cette nervure comme par exemple en G2 (voir figure 3) de manière à laisser près des bords latéraux des segments, deux saillies Gl qui forment une paire de couteaux sur lesquels la masselotte peut pivoter. Ces parties saillantes Gl sont alors trempées de même que les extré- mités arrondies des.becs ou parties rentrantes H des masselottes.
L'épaulement annulaire D3 sur lequel les couteaux prennent appui est également trempé. L'enlèvement de la partie intermédiaire de la nervure sur le dos de chaque segment peut être effectué pen- dant que le corps se trouve dans la machine à fraiser sous le contrôle de la tête diviseuse et avant la division du corps en segments. S'il devait se présenter de légères inégalités dans la quantité de matière entre chaque paire de couteaux G ces in6ga- lités n'auraient que très peu d'effet sur la position du centre de gravité de la masselotte.
La figure 4 représente l'une des masselottes à une échelle beaucoup plus grande montrant clairement le détail de sa construction et la. position relative de ses éléments. En premier lieu, on remarquera que le point d'appui Gl constitué par le sommet de la nervure G est arrondi et repose dans l'angle D4 de la battée ou de l'épaulement D3 formé dans la pièce D. On donne
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à cet angle une courbure dont le rayon est plus grand que le rayon de courbure du point d'appui Gl. Ceci permet à ce dernier de rouler librement sur la pièce sur laquelle il repose.
En ce qui concerne la position de la pointe Hl de la partie H par rapport au point d'appui, la figure 4 montre la masselotte dans sa position stati- que c'est-à-dire la position qu'elle occupe à fond de course vers l'intérieur, et dans cette position le plan X-X perpendiculaire à l'axe du régulateur et contenant le point de contact entre la pointe Hl et la rondelle à ressort K se trouve à une distance no- table d'un côté du plan Y-Y également perpendiculaire à l'axe du régulateur dans lequel se trouve le point d'appui Gl. Cette dis- tance entre ces plans X-X et Y-Y est telle que lorsque la masselot- te F arrive à peu près au milieu de sa course, le plan X-X coincide sensiblement avec le plan Y-Y.
Ceci a pour effet de réduire l'em- plitude du glissement entre la pointe H1 et la surface de la ron- delle trempée K dans la partie médiane de la distance que peut parcourir la masselotte et de préférence on s'arrange pour que cette position soit celle qui se présente à la vitesse normale à laquelle le régulateur est employé.
Comme les masselottes ne font que s'appliquer à l'intérieur de la pièce de retenue en forme de cuvette D, qu'elles n'ont aucune attache positive avec celle-ci et qu'il n'y a pas non plus de butée circonférentielle sur laquelle les masselottes peuvent s'appuyer, on comprendra que l'entraînement se fait par l'effort de friction au point d'appui Gl et à la. pointe Hl. En cas d'accélérations et de décélérations normales, cette friction est suffisante pour éviter tout glissement des masselottes par rapport aux éléments qui sont actionnés positivement, mais si le régulateur est soumis à des variations de vitesse violentes ou rapides, comme par exemple lors- que le moteur passe par une période de vibrations par torsion, alors les masselottes peuvent glisser circonférentiellement à l'intérieur de la cuvette D.
De cette manière l'arbre de commande du régulateur et toutes transmissions dentées avec lesquelles il est combiné sont soustraits à des forces d'inertie importantes. Si le régulateur est appliqué àun moteur soumis à des variations de vitesse cycliques prononcées, les masselottes peuvent cheminer dans le sens circonférentiel tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre, à l'intérieur de la cuvette, et si cette action se pro- duit elle tend à avoir un effet salutaire sur la répartition de l'usure de l'épaulement D3 sur lequel reposent les points d'appui.
Il est évident que ce procédé de fabrication des masselot- tes permet d'assurer l'identité absolue de ces dernières non seu- lement au point de vue de leur masse mais également en ce qui con- cerne la position géométriaue relative du centre de gravité, du point d'appui, et du point d'application de la force du ressort. Il résulte de cette complète identité entre les masselottes, qu'un régulateur construit de la manière ci-dessus décrite peut tourner à des vitesses élevées sans être soumis à des vibrations. En outre, par suite du mode de construction des masselottes une grande masse active peut être concentrée dans un espace déterminé du régula- teur.
On peut varier la forme de détail des masselottes c'est à-dire la forme initiale qui leur est donnée par le tournage du corps qui sert à les former.