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"Machine à pistons hydraulique à haute pression"
L'invention concerne une machine à pistons hydraulique à haute pression, dont la course de piston peut être réglée d'une façon continue et dans laquelle les chambres à piston forment un bloc rotatif à cylindres en étoile, à admission par l'intérieur,. c'est-à-dire dans laquelle les pistons de travail sont disposés radialement autour de l'axe de rotation de la machine, de telle façon que leur surface active se trouve plus près de l'axe de rotation que leurs autres organes.
La machine à pistons selon l'invention est établie de telle manière qu'elle peut être utilisée aussi bien comme :'pompe que comme moteur hydraulique, la variation continue de la course de piston servant, dans le premier cas, au réglage de la quantité refoulée, et, dans le dernier cas, au réglage du nombre de tours..
Par suite de sa construction rationnelle, la machine se distingue par un rendement particulièrement élevé: Elle est spécialement caractérisée par le fait que son boîtier de rotor tourne sur place, tandis que son bloc-cylindres en étoile, participant à la rotation, est monté à rotation sur un arbre non rotatif, disposé parallèlement à l'arbre moteur, cet arbre non rotatif pouvant, pendant le service, être déplacé perpendiculairement à la direc- tion de l'axe du boîtier rotatif du rotor, pour opérer la varia- tion continue de la course de piston.
A titre démonstratif, un exemple d'exécution de l'invention se trouve décrit ci-après avec référence aux dessins annexés,
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dans lesquels :
Fig. 1 montre une vue en coupe longitudinale axiale à tra- vers la machine à pistons ;
Fig. 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de Fig. 1 ;
Fig. 3, 4 et 5 montrent chacune un détail de la machine à pistons;
Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale axiale u'une aure forme d'exécution;
Fig. 7 est une vue en coupe transversale suivait la ligne B-B de Fig. 6;
Fig. 8 montreune vue en coupe longitudinale d'encore une autre forme d'exécution, et
Fig. 9 est une vue en coupe transversale suivant la ligne C-C de Fig. 8.
Un bloc rotatif à cylinares en étoile 3 est monts à rotation sur le tourillon 1 d'un arbre non rotatif 2. Ce bloc-cylindres en étoile est pourvu de chambres a piston 4, dirigées radialement, dont les pistons 5 ont leur face active dirigée vers le centre de rotation, le liquide de travail venant de cette direction vers les pistons. L'arbre 2 n'est pas rotatif et peut seulement être déplacé perpendiculairement à son axe longitudinal, qui est tou- jours parallèle à l'axe de rotation 6, de sorte que la valeur de l'excentricité de l'axe de l'arbre 2 par rapport à l'axe de rota- tion du système rotatif peut être variée de zéro jusqu'à la va- leur maximum e., dans les deux directions opposées l'une de l'autre.
Le bloc-cylindres en étoile 3 est entouré d'un boîtier de rotor 7 qui est relié à l'arbre moteur 8 par une liaison empêchant la rotation relative des deux parties, de sorte qu'elles forment un ensemble rigide. De ce fait, il est possible de supporter les deux parties par un palier commun 9.
En vue de la transmission de force du piston au boîtier de rotor 7 qui participe à la rotation, ou inversement, (les surfaces de glissement 10, associées chacune à un piston, sont disposées comme des cordes d'arcs à l'intérieur du dit boîtier, une face de pied 11, perpendiculaire à l'axe de piston, prenant appui sur chacune de ces surfaces de glissement, sur laquelle cette face de pied peut glisser librement pendant la rotation, par suite de l'excentricité entre l'axe de rotation 6 et l'axe de l'arbre 2, de sorte qu' aucune autre force que celles qui sont parallèles à l'axe de piston, ne vienne agir sur celui-ci.
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Le boîtier de rotor 7 et les surfaces de glissement 10 peuvent être faits d'une pièce. Afin de faciliter le réglage, les pièces de glissement peuvent toutefois être établies sous la forme de segments rapportés 12, qui peuvent être placés et serrés dans une rainure annulaire 15 du bottier de rotor 7, au moyen de boulons filetés 13 et d'écrous 14 (Fig. 5). Du fait que les pistons et les parois des cylindres se trouvent à l'abri des pressions laté- rales, il ne peut pas se produire de pertes de frottement, ni d'usure dépassant la valeur normale. Dans le but de réduire le frottement entre la surface de glissement 10 et la face de pied 11 du piston, chaque piston peut être pourvu d'un canal foré dans son axe longitudinal et débouchant dans une cavité 16 formée dans le pied du piston.
Le liquide sous pression qui est refoulé par ce canal dans cette cavité, lors de chaque course de travail du piston, produit une diminution de pression du pied de piston et, par conséquent, une réduction considérable des pertes de frotte- ment entre les deux surfaces. Ce même canal peut en même temps servir à l'amenée d'un lubrifiant. On peut aussi obtenir un grais- sage suffisant d'une autre manière, en forant seulement quelques petits canaux 11' dans le pied du piston, en dehors de la sur- face latérale du piston, du liquide de fuite pouvant ainsi arriver entre les surfaces de glissement, à travers ces petits canaux.
Pour la transmission de force, on peut aussi utiliser, entre le piston 5 et le boîtier de rotor 17, des bielles l@ dont la tête est articulée au boîtier de rotor au moyen de boulons 19, tel que montré en Figs. 6-7. Dans ce cas, il est possible d'établir les articulations des bielles sous la forme de paliers à glissement ou de paliers à roulement.
Comme il a été mentionné ci-dessus, la course de piston, et donc aussi la quantité refoulée, est variable d'une manière continue endéans des limites déterminées, notamment en fonction de la grandeur qu'atteint chaque fois l'excentricité de l'arbre non rotatif 2 par rapport à l'axe de rotation 6. Si l'excentricité atteint la valeur maximum 1, la course de piston est égale à 2e.
Le déplacement de l'arbre non rotatif 2 peut être effectué au moyen d'une broche filetée 20, disposée radialement et pourvue d'une manette 21, ou bien à l'aide d'un servo-moteur, la tête 22 de l'arbre 2 se mouvant. dans un guide droit 23. Au lieu de se mouvoir dans un guide droit, cette tête peut toutefois être montée sur un bras pivotant 24, dont l'axe de rotation 25 est placé à la paroi de la carcasse de la machine, parallèlement à l'axe du mé- canisme et au-dessous de celui-ci.' Dans ce cas, le déplacement ne se fera plus suivant une ligne droite, mais suivant un axe de
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cercle dont le rayon est le bras pivotant.
La manette et la bro- che, servant à produire le déplacement, sont alors avantageuse- ment logées dans la partie supérieure de la carcasse de la machine et agissent alors sur un prolongement de forme appropriée du bras pivotant 24 (Figs. 8 et 9). Cette disposition offre l'avan- tage que les canaux d'amenée et d'évacuation du liquide sous pression pour l'arbre non rotatif 2, peuvent être agencés dans le bras pivotant 24, ce qui permet de supprimer les conduites flexibles 26 situées en dehors de la carcasse de la machine et de les remplacer par des conduites rigides 27.
Depuis sa position médiane neutre, dans laquelle la course de piston est nulle, l'arbre 2 peut être déplacé de la même distance maximum e, dans chacune des deux directions opposées l'une à l'autre, perpendi- culairement à son axe longitudinal. Par le déplacement de cet arbre au-delà de la position médiane, vers le côté opposé, il est possible de changer entre elles la phase d'aspiration, res- pectivement d'admission, et la phase de pression, respectivement d'échappement, ce qui a pour effet de faire circuler en sens in- verse le courant de liquide de travail.
Dans le cas où la machine travaille comme pompe, le côté de refoulement et le côté d'aspira- tion sont de. ce fait changés entre eux, ce qui présente par ex. de l'intérêt lors de l'actionnement de commandes hydrauliques ou analogues. Si la machine travaille au contraire comme moteur, la dite mesure a .pour effet de produire une inversion de son sens de rotation.
Des canaux longitudinaux 28,29 sont formés dans l'arbre non rotatif 2, pour l'amenée et l'évacuation du liquide de travail.
Chacun de ces canaux peut également être constitué par plusieurs canaux parallèles reliés entre eux. Le dessin annexé montre par exemple quatre canaux, qui sont reliés entre eux deux par deux, chaque paire débouchant dans le même évidement 30, respectivement 31, prévu dans le tourillon 1 du oloccylindres en étoile 3. Les canaux conduisant à la conduite de pression débouchent dans l'un de ces évidements, par exemple 30, tandis que l'évidement 31 se trouve en communication avec le collecteur de liquide, non montré aux dessins, par l'intermédiaire des canaux associés avec cet évidement.
Par ce système d'évidements et surfaces cylindri- ques, disposés alternativement conformément au but visé, dans le tourillon du bloc-cylindres en étoile, la commande d'ouverture et de fermeture des diverses chambres à piston est, au cours de la rotation du dit bloc-cylindres, réalisée sans exiger l'emploi de soupapes quelconques. Pendant approximativement une demi- révolution du bloc-cylindres, la phase de pression, respectivement
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d'échappement, existe par exemple le long du demi-cercle supérieur de la trajectoire de rotation, tandis que la phase d'aspiration, respectivement d'admission, existe le long du de-ni-cercla infé- rieur de la trajectoire de rotation.
Lorsque la conunande de renversement de marche a été opérée, par le déplacement du bloc- cylindres en étoile vers le coté opposé, ces fonctions sont tou- tefois inversées. Si la machine travaille comme pompe, il n'existe pas de pression dans la phase d'admission; par contre, la phase d'échappement se trouve sous pression. Si la machine travaille toutefois comme moteur, ces conditions sont inverses.
Afin d"éviter que la pression régnant dans la conduite de pression et dans l'évidement prévu dans le tourillon 1 .,et relié à cette conduite, ne provoque des pressions excessives unilatérales entre le bloc-cylindres en étoile 3 et le' tourillon, le rapport entre les surfaces de l'ouverture de distribution et la somme des alusages des cylindres dans le bloc-cylindres en étoile, qui coopèrent avec la dite ouverture, doit être déterminé de telle façon qu'il se produise un équilibrage poussé des forces.
Il faut alors prendre soin que la pression d'application du côté de l'aspiration, dans la machine travaillant comme pompe, devien- ne suffisamment grande pour '. 'empêcher l'entrée d'air nuisible entre le tourillon et le bloc-cylindres en étoile.
Au cours de la rotation, le bloc-cylindres en étoile 3 et le boîtier de rotor 7, ou 17, doivent,- sans prendre en consi- dération l'excentricité variable de leurs deux centres de rota- tion,- occuper toujours la même position angulaire l'un par rap- port à l'autre ; ils doivent donc tourner à la même vitesse an- gulaire. Dans ce but, un accouplement 32 établi en forme : d'accouplement à coulisses en croix, est intercalé entre le boîtier de rotor et le bloc-cylindres en étoile, cet accouplement ayant pour fonction de transmettre, sans flexion, les moments de torsion de l'un à l'autre de ces deux organes, en éliminant en même temps toutes les forces agissant suivant d'autres directions.
Cet accouplement à coulisses en croix est constitué par un anneau de base 33 qui porte, sur chaque face,' deux tourillons coulissants ou cames, qui sont décalées de 1800 l'une par rapport à l'autre, disposées en croix, de sorte que la paire de tourillons'ou cames ' d'une face est décalée de 90 par.rapport à celle de l'autre face.
Cnaque paire de tourillons ou cames peut coulisser alternative- ment, à frottement minimum, dans des rainures 34 agencées, conformément au but visé, dans le boîtier de rotor et dans le bloc-cylindres en étoile, l'une des paires de tourillons ou cames coopérant avec les rainures prévues dans le boîtier de
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rotor, tanais que l'autre paire coopère avec celles prévues dans le bloc-cylindres en étoile. Afin de réduire autant que possible le frottement et par conséquent' les pertes par frottement -lui en résultent, les tourillons ou cames coulissantes de l'accouple- ment à coulisses en croix peuvent être remplacées par des tou- rillons munis de paliers à roulement 35.
Ces paliers à roulement peuvent rouler librement dans les rainures correspondantes 34 prévues dans le boîtier de rotor 7, respectivement le bloc- cylindres en étoile 3. Inversement, l'accouplement à coulisses en croix pourrait aussi être conformé de telle façon que l'anneau de base 33 porte Sur chaque face une paire de rainures 34 décalées de 180 , disposées en croix, tandis que les tourillons coulis- sants ou les tourillons à paliers de roulement 35 sont prévus aux organes rotatifs 3 et 7, respectivement 17.
Le fonctionnement d'un accouplement ainsi formé ne différerait pas de celui du genre décrit en premier lieu; par contre, il pourrait en résultai:, dans certaines conditions, une simplification de la construc- tion et donc une diminution du prix. Cet accouplement est abso- lument rigide dans la direction de rotation, nais pendant la rotation il permet toutefois, même lors de la transmission du plus grand moment de torsion et lors d'une excentricité maximum des axes parallèles des deux organes rotatifs, de varier de e à zéro l'intervalle entre ceux-ci, pratiquement sans frottement et dans les deux sens. Le rendement élevé de la machine doit être attribué en grande partie à l'action de cet organe important.
Grâce à la construction rationnelle de cette machine à pis- tons et à la disposition appropriée de ses organes, l'emploi de boîtes à bourrages devient superflu. De ce fait, un élément pesant et absorbant de la puissance est supprimé, ce qui contribue aussi sensiblement à l'augmentation du rendement de la machine.
Une machine à pistons du genre décrit, que ce soit une pompe ou un moteur, est toujours utilisée en combinaison avec une autre machine. Dans le cas où elle travaille comme pompe, elle doit être entraînée par un moteur (moteur électrique, hydraulique ou thermique). Par contre, si elle travaille comme moteur, elle entraînera une machine ou un dispositif absorbant de la puissance, d'un type quelconque. La machine à pistons selon l'invention est établie de telle façon qu'elle puisse être utilisée d'une manière simple en combinaison avec n'importe laquelle des machines acnt question ci-dessus.
Du fait que le boîtier de rotor 7, res- pectivement 17, est réuni en un ensemble rigide avec l'arbre moteur 8, il suffit de supporter le bottier de rotor 7, respec- tivement 17, ensemble avec son arbre 8, dans un seul palier,
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avantageusement dans un palier, et directement sur l'arbre, de la machine coopérant avec la machine à pistons. Le palier 9 de cette machine 36 est établi sous une forme appropriée, non seule- ment pour le support du boîtier de rotor, mais aussi pour le centrage et la fixation de la carcasse du mécanisme.
Comme montré en Fig. 8, la machine à pistons peut cependant aussi être établie sous la forme d'une machine indépendante, ayant son propre arbre moteur 37. Dans ce cas également, le boîtier de rotor est supporté d'un côté; un deuxième palier 38 pour l'ar- bre moteur est toutefois nécessaire dans ce cas.
REVENDICATIONS;
1 - Machine à pistons hydraulique à haute pression, dont la course de piston est réglable d'une manière continue et dans laquelle les chambres à piston forment un bloc rotatif à cylindres en étoile, à admission par l'intérieur, caractérisée en ce que son boîtier de rotor (7; 17) tourne sur plàce, tandis que son bloc-cylindres en étoile (3), qui participe à la rotation, est monté à rotation sur un arbre non rotatif (2) qui est agencé parallèlement à l'arbre moteur et qui peut, pendant le service, être déplacé perpendiculairement à la direction de l'axe du boî- tier rotatif du rotor, pour opérer la variation continue de la course de piston.
2 - Machine suivant Rev. 1, caractérisée en ce que la trans- mission de force des pistons au boîtier de rotor (7) participant à la rotation, ou inversement, s'opère au moyen de surfaces de glissement (10) qui sont disposées comme des cordes d'arcs à. l'intérieur du boîtier de rotor et contre lesquelles les faces de pied (11) des pistons, dirigées perpendiculairement à l'axe du piston, s'appuient à glissement au cours de la rotation.