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DISPOSITIF HYDRODYNAMIQUE DE TRANSMISSION DE FORCE.
La présente invention est relative à des dispositifs hydrody- namiques de transmission de force ou ce qu'on appelle transmissions hydrau- liques, qui comprennent principalement une partie pompe, une partie turbine et un organe de réaction., ce dernier habituellement sous forme de couronnes d'aubes de guidage entre les couronnes d'aubes tournantes de la partie tur- bine.
Lorsque le nombre de tours de la partie turbine augmente par rapport au nombre de tours dela pompe., le couple secondaire est finalement plus petit que le moment primaire et c'est pourquoi les dispositifs de trans- mission de force qui contiennent une transmission sont la plupart du temps équipés avec un dispositif pour l'accouplement direct entre l'arbre primai- re et l'arbre secondaire pour un rapport de couples convenable.. ce qui se produit dans tout dispositif lorsque le rapport n2/n1 des nombres de tour des arbres secondaire et primaire et le rendement n de la transmission sont égaux. Certains systèmes hydrauliques sont construits de telle sorte qu'ils travaillent comme accouplements hydrauliques pour des rapports de nombres de tours plus élevés que le rapport des nombres de tours pour lequel l'ac- couplement direct serait le plus avantageux.
Dans d'autres systèmes, la construction est telle que la transmission hydraulique est complètement dégagée et que l'accouplement direct entre arbres primaire et secondaire est immédiatement effectué. Les deux systèmes ont été appliqués.
La présente invention est caractérisé principalement par le fait que la couronne d'aubes de guidage (ou les couronnes d'aubes de gui- dage) travaille pendant une partie du domaine de fonctionnement; comme une turbine tournant en sens contraire de celui de la pompe, et pendant une autre partie du domaine de fonctionnement, est agencée comme une couronne d'aubes de guidage fixe et éventuellement.9 en utilisant la commande direc- te dans le cas où la transmission est réalisée avec un carter tournant,est agencée pour la marche en roue libreo En outre, une couronne d'aubes de turbine., qui tourne dans le même sens que la pompe, doit fournir de l'eau à la pompe directement sans interposition d'une autre couronne d'aubes.
En plus, la couronne d'aubes de turbine -aubes de guidage doit être placée dans le circuit hydraulique de telle sorte que la couronne d'aubes de tur-
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bine ou les couronnes d'aubes de turbine de la partie turbine - roue..de gui- dage soient introduites dans la partie du circuit hydraulique dirigée vers l'intérieur.
En d'autres termes, la partie turbine - roue de guidage ne doit pas être introduite dans la partie extérieure, de courbure, du circuit hydrau- lique . par les dispositions indiquées ci-avant on obtient que, dans une transmission hydraulique, entre les limites utilisables, les caractéris- tiques du couple primaire peuvent être maintenues facultatives en même temps qu'on peut obtenir un puissant couple au démarrage avec emploi simultané d'une reprise spécifique extrêmement élevée du couple de la partie pompe, ce qui se traduit par un rendement maximum particulièrement élevé et une transmission hydraulique relativement petite et peu coûteuse.
Pour atteindre les résultats précédents, il est nécessaire entre autres choses,comme dit ci-avant, que la partie turbine-roue de guidage soit montée dans la partie, tournée vers l'intérieur, du circuit hydraulique. Ceci est nécessaire parce que, pendant l'emploi de cette par- tie comme turbine, les pertes de ventilation, qui se produisent'entre les parties qui tournent vers l'avant (en sens direct) et vers l'arrière (en sens opposé) par suite de la vitesse relative considérable entre ces par- ties, deviennent d'une grandeur déterminante pour le rendement total.
Ces pertes augmentent très rapidement lorsque la courbure extérieure du circuit hydraulique est limitée par la couronne d'aubes de guidage, de turbine, le plateau portant les aubes de guidage recevant à sa partie ex- térieure une extension axiale qui suivant l'invention est éliminée autant que possible.
Dans un dispositif suivant ces caractéristiques,lorsque la partie de réaction est réalisée pour pouvoir tourner dans les deux sens on a alors cet avantage que par sa rotation à 1'encontre des organes pri- maires et secondaires au démarrage, on obtient une courbe de rendement mon - tant de manière plus raide et par suite une meilleure transformation de couple, sous la condition que le couple est,utilisé par la partie de réac- tion, éventuellement pour.être reporté sur l'arbre secondaire par l'inter- ' médiaire d'une transmission inverseuse. Lorsqu'entre temps dans ces con- ditions on atteint la pointe de la courbe de rendement -avec rotation en sens contraire de la partie de réaction - le rendement tombe très brusque- ment.
Il est par conséquent indiqué dans ce stade de mettre fin à la con- tre-rotation de la partie de réaction et dans ce but le dispositif doit être complété aussi par un dispositif de freinage ou de blocage, qui a pour tâche d'empêcher une rotation de la partie de réaction de sens contraire dans les organes primaires et secondaires. Si l'on fait ce dispositif de manière à pouvoir être embrayé et débrayé, le dispositif de transmission de force peut, avec débrayage du dispositif de blocage, travailler au dé- but de la période de démarrage avec contre-rotation de la partie de réac- tion, et ensuite,avec engagement du dispositif de blocage, passer à une transmission avec partie de réaction immobile.
Lorsqu'on a atteint le nom- bre de tours convenable pour l'entraînement direct, le dispositif de blo- cage est de nouveau libéré et la partie de réaction, au lieu d'être accou- plée directement à la partie primaire et secondaire dans la transmission pour former un organe d'accouplement transmetteur de force, y est accou- plée de façon immédiat et tourne avec. Si l'on désire une forme de réali- sation plus simple du dispositif, on le pourvoit directement d'un organe de blocage, qui empêche la rotation de la partie de réaction, en sens con- traire, dans les organes primaires et secondaires. Le dispositif le plus simple pour empêcher la rotation de l'organe de réaction en sens contraire dans les organes primaires et secondaires est un dispositif de roue libre, un frein automatique ou un accouplement à griffes automatiques.
Pour l'accouplement de la partie de réaction avec la partie primaire on peut employer un accouplement à griffes, éventuellement syn- chronisé, un accouplement à frottement, par exemple un accouplement à la- melles ou à masses centrifuges,ou analogue, tandis que l'accouplement entre la pièce de réaction et la partie secondaire peut être réalisé plus simple- ment et peut consister par exemple en un mécanisme de roue libre ou en un
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frein automatique qui empêche la partie de réaction de tourner plus vite que la partie secondaire.
L'invention sera décrite plus en détails dans ce qui suit en se rapportant aux dessins ci-annexés qui montrent à titre d'exemple quelques formes de réalisation appropriées.
- la figure 1 montre un dispositif avec l'organe de réaction .(aubes de guidage) agencé pour la rotation dans les deux sens et pourvu d'un renversement de sens de marche-pour la transmission du couple de l'organe de réaction à l'arbre secondaire; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne XII-XII de la fi- gure 1; - la figure 3.est un diagramme de fonctionnement pour un dispositif suivant la figure 1, qui montre le rendement, la force de trac- tion et les courbes de souple secondaire pour différents étages de trans- mission comme fonction du rapport des nombres de tours n2/n1; - la figure 4 montre un dispositif du même type que celui de la figure 1 mais avec une autre réalisation de la transmission de changement de marche;
- la figure 5 est une coupe suivant la ligne XV-XV de la figu- re 4, et - la figure 6 est un diagramme correspondant à celui de la fi- gure 3, pour un dispositif suivant la figure 4.
Sur les dessins,10 désigne l'arbre à manivelles et 12 le vo- lant d'un moteur à combustion avec lequel travaille la transmission hydrau- lique. Le bâti 16 de la transmission est dans certaines formes de réalisa- tion, composé de deux parties 16a et 16b qui sont reliées ensemble ainsi qu'à l'enveloppe 18 du moteur et qui servent à porter, outre l'arbre à mani- velles 10,les parties tournantes de la transmission,les paliers et les dispositifs d'étanchéité. La partie primaire ou partie pompe de la trans- mission comprend une pompe centrifuge 20 qui comprend elle-même les pla- teaux de pompe 24, 26 et les aubes de pompe 28, et qui est portée et en- traînée par le volant 12 par l'intermédiaire de la pièce de moyeu 30 et des couronnes dentées 32.
La partie secondaire ou partie turbine contient deux couronnes d'aubages 34 et 36 sur lesquelles les aubes sont montées entre les plateaux annulaires 38 et 40 et entre le plateau 40 et le plateau à moy- eu 42 partant de l'arbre 44 de la turbine. La partie de réaction ou partie des aubes de guidage comprend une couronne d'aubes 46 disposée entre les deux couronnes d'aubes de turbine 34 et 36, qui est portée par le plateau à moyeu 50 partant de l'arbre des aubes de guidage 48, les aubes 46 de la partie de réaction étant montées entre ce plateau 50 et le plateau annulai- re 52. Le système d'aubes de la transmission est du type à deux étages avec carter extérieur de pompe tournant de construction connue en soi.
Son cir- cuit en forme de tore, pour l'agent de travail, est limité vers l'extérieur par le plateau de pompe 24 et par une partie de son prolongement en forme de coiffe 54 qui contribuent à former le bâti de la pompe, en outre par les plateaux 38 et 42 et par la partie extérieure placée entre eux du plateau à moyeu 50. La limitation intérieure dudit circuit est formée par le pla- teau de pompe 26 et les plateaux 40 et 52. La direction d'écoulement du milieu de travail est donnée par les flèches de direction indiquées en 56.
L'arbre de turbine 44 est coaxial avec le prolongement de 1' arbre à manivelles dans les deux paliers à billes 58 et 60, qui sont portés par le plateau de pompe 24, respectivement le pied 16. L'arbre des aubes de guidage 48 et son prolongement 62, qui entourent concentriquement, sous forme d'arbres creux, l'arbre de turbine 44, s ont par rapport audit arbre 44, centrés au moyen de paliers 64 et 66, de même manière qu'un autre palier 68 soutient et centre l'arbre d'aubes de guidage 48 contre la coiffe 54 qui constitue une partie du carter de pompe tournant.
Pour empêcher d'inutiles fuites entre d'une part l'arbre de
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turbine 44 et d'autre part le prolongement 62 de l'arbre d'aubes de guidage 48 on a adapté en 70 une garniture, et pour la même raison on a agencé une garniture entre l'arbre d'aubes de guidage 48 et le carter de pompe tournait.
Comme le système hydraulique travaille le mieux avec une cer- taine surpression du liquide, une pompe auxiliaire montrée au dessin aspire une quantité appropriée de liquide du réservoir et la refoule à travers un dispositif refroidisseur dans la conduite vers une-chambre de répartition 64 et plus loin par des alésages 86 à travers l'intervalle entre les arbres de turbine et d'aubes de guidage, et par des alésages 78 dans le plateau à moyeu, dans le circuit hydraulique par l'intervalle entre les plateaux 24 et 42. Les garnitures 90 et 92 empêchent alors par leur agencement des deux côtés de la chambre de partage 84, d'inutiles fuites de liquide retour- nant au réservoir, qui de son côté est rendu étanche contre les parties tournantes de la transmission en 94 et 96.
Des élévations de pression inadmissiblement élevées dans le système hydraulique sont empêchées par une soupape chargée par un ressort 98 qui normalement est fermée mais qui, si la pression maxima est dépassée, ramène une partie du liquide dans le circuit vers le réservoir.
Pour obtenir la transmission directe au moyen de la transmis- sion hydraulique décrite sans faire emploi d'un arbre de liaison spécial entre l'arbre de manivelles du moteur et l'arbre entraîné accouplé à l'ar- bre de turbine, comme cela est montré au dessin on a agencé une roue libre 110 entre l'arbre de turbine 44 et le prolongement 62 de l'arbre des aubes de guidage, ce dernier étant relié rigidement audit arbre d'aubes de gui- dage 48. Ladite roue libre 110 est réalisée de telle manière qu'elle em- pêche les aubes de guidage ou la partie de réaction de tourner plus vite que l'arbre de turbine 44 pour des conditions de marche de la transmission dans lesquelles les parties de réaction et secondaire ont le même sens de rotation.
Dans les dispositifs montrés aux figures 11 et 14, suivant l'invention, l'accouplement entre la partie primaire et la partie de réaction consiste en un accouplement à lamelles 250 à réglage hydraulique. L'arri- vée et le départ du liquide de travail vers ou depuis l'accouplement sont réglés automatiquement par un système de soupapes qui peut recevoir ses impulsions de manoeuvre à partir de l'organe à aubes de guidage. Mais., na- turellement, la manoeuvre d'engagement ou de dégagement de l'accouplement peut aussi être faite à la main ou être influencée par un système de manoeu- vre déparé.
Le prolongement 62 de l'arbre des aubes de guidage est con- formé avec une cloche 252 qui., à son tour., porte trois plateaux à lamelles 254, une paroi latérale fixe 256 et une autre paroi latérale 258 axialement déplaçable , qui est pourvue à sa périphérie extérieure et intérieure de garnitures d'étanchéité contre la cloche 252., qui isolent ainsi une cham- bre de travail 264 pour le liquide sous pression fourni par la pompe 74.
Cette chambre de travail 264 peut être mise en communication, par un alé- sage radial 266 de la cloche 252.. vers l'intérieur, avec le système de ca- naux, ou être coupée du liquide sous pression de la pompe 74 par changement de position d'une soupape 350 adaptée à l'extrémité extérieure de l'alé- sage 266. Lors de la fermeture de la chambre de travail 264 par l'arrivée de liquide sous pression, la soupape 350 ouvre une évacuation pour vider la chambre de travail. Le côté primaire de l'accouplement à lamelles est formé par les trois plateaux 270 qui sont portés par un moyeu 122 fixé au carter de la pompe.
Aux figures 1 et 2, on a dessiné une forme de réalisation de la transmission, qui permet au côté turbine de travailler aussi bien comme système à double qu'à simple rotation, et en commande directe. Le passage d'une forme de régime à une autre se fait à l'aide de servomoteurs, et pour transmettre à l'arbre de turbine le couple pris sur la partie à aubes de guidages travaillant comme étage à double rotation,, on a prévu un dis- positif inverseur.
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L'accouplement à lamelles entre les parties pompe et de réac- tion est décrit ci-avant et le tiroir'de réglage 350 pour le liquide sous pression est commandé par un servomoteur 352, dont le piston agit sur un bras de levier 354 en forme de fourche qui déplace axialement à son tour la bague 356 et le tiroir 350 qui y est fixé.
Entre la partie d'aubes de guidage et la base on a, suivant la figure 1, agencé un frein à ruban 358 comprenant une bande de frein 360 et le système de leviers 364 actionné par le servomoteur 362. La cloche 252 enfermant l'accouplement à lamelles est conformée en tambour de frein.
Le frein a pour tâche de maintenir la pièce à aubes de guidage dans des positions d'exploitation où la couronne d'aubes de guidage doit travail- ler en organe de réaction immobile., mais laisser celle-ci tout-à-faire li- bre en cas de rotation double ou d'entraînement direct.
Le dispositif inverseur entre le prolongement 62 des aubes de guidage et l'arbre de turbine 44 comprend une couronne dentée 366 qui est d'une pièce avec l'arbre 62, une roue dentée 368 fixée sur l'arbre de turbine 44, et des roues intermédiaires 370 qui sont portées par des tou- rillons par une couronne 376 montré à rotation dans des paliers 372 et 374 Une roue libre 378 entre ladite couronne et la base empêche la couronne de tourner en sens opposé à celui de la rotation de la pompe, mais lui donne la liberté de tourner avec la pompe.
En d'autres termes, la roue libre 378 met donc la transmission inverseuse hors fonction dans toutes les circonstances de marche sauf dans celle où le couple de réaction de l'organe de réaction est rendu utile par celle-ci.
Le liquide de manoeuvre pour l' accouplement à lamelles et les deux servomoteurs est fourni par une pompe à engrenages 74 qui est commandée par le côté primaire de la transmission par les trois roues dentées 382.- 384 et 3860 La pompe aspire le liquide par l' ouverture 388 et le refoule ensuite par le canal 390, qui de son côté se partage en deux conduites 392 et 394 dont le premier va au système de canaux du tiroir de réglage 396 et dont le dernier est en communication avec le circuit de la transmission en principe de la même manière que la pompe 74.
Dans la position de soupape désignée par a à la figure 1, la liaison entre les servomoteurs et la canalisation de fluide sous pression 392 est coupée et au lieu de cela ils sont en relation ouverte par les canaux 398 et 402, respectivement 400 et 404, avec le réservoir de la partie inférieure de la transmission, les pistons de servomoteurs., chargés par des ressorts, pouvant prendre la position qui correspond aux cylindres vidés.
La servomoteur 352 et le tiroir 350 sont alors accouplés mécanique- ment par la couronne 356 et le bras de levier 354 de façon telle que ledit tiroir maintient ouverte la liaison entre la chambre de travail 264 et l'ouverture d'évacuation 286 en même temps que la conduite sous pression est fermée,ce qui signifie que l'accouplement lamelles est libre. Le servomoteur 366,dont la tige-de piston actionne le système de leviers 364 de la bande de frein 360, libère la couronne d'aubes de guidage, dans cette position aussi, en sorte que celle-ci ne reste liée à l'arbre de turbine que mécaniquement par l'intermédiaire de la transmission d'inversion et pour le reste peut tourner librement sous l'influence de l'écoulement de liquide dans le circuit de la transmission.
Pour de petits rapports de nombres de tours n2/n1, par exemple au démarrage, le dispositif représenté à la figure 1 est particulièrement avantageux, car la partie de réaction tourne alors en sens contraire des deux couronnes d'aubages 34 et 36en sorte que la transmission importante de couple et la courbe de rendement à pente ascendante raide de la turbine à double rotation peuvent être mises à profit.
A la figure 3 on voit un diagramme du rendement et du couple sortant M2 comme fonctions du rapport des nombres de tours n2/n1 par une transmission suivant les figures 1 et 2. La courbe de rendement comprend trois parties, a, b et c, correspondant au rendement en double rotation, simple rotation et commande directe.
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A la figure 2,la flèche A donne le sens de rotation de l'ar- bre de turbine et la flèche le sens de rotation de la partie de réaction dans le régime à double rotation, où, comme cela ressort de la figure 2, la roue libre 110 est conformée de telle façon qu'elle permet ce mode d'en- traînement. Le couple de la partie de réaction est reporté sur l'arbre de turbine par les roues de transmission d'inversion 366, 368 et 370 dont il a été question plus haut, qui, dans cet exemple particulier, réduisent en même temps le nombre de tours de la pièce de réaction. La couronne 376 est soumise à un couple qui tend ensuite à la faire tourner en un sens opposé à celui de la rotation de la pompe, mais ceci est empêché par la roue libre 378.
Si l'on met le tiroir régulateur dans la position b, figure 1, les conditions ne changent pas pour le servomoteur 352, tandis que l'é- vacuation de l'autre servomoteur 362 est fermée et la chambre de travail au lieu de cela est raccordée à la conduite sous pression 392, après quoi le fluide sous pression amène aussi le piston du servomoteur dans son autre position extrême, ce qui a pour conséquence immédiate que le frein 358 main- tient la partie à aubes de guidage avec le bâti. Le côté secondaire de la transmission travaille alors comme turbine à rotation simple qui, comme cela ressort du diagramme de la figure 3, a une courbe de rendement dont le sommet est décalé vers les valeurs supérieures de n2/n1, comparativement au système à rotation en sens contraire.
L'anneau 376 avec les roues dentées intermédiaires 370 tourne dans cette position de marche b (rotation simple),entre les deux couronnes dentées 366 et 368 dans le. même sens que l'arbre de turbine sans transmettre de couple et sans en être empêché par la roue libre 378.
Par déplacement du tiroir de réglage 396 dans la position c, les deux servomoteurs changent le sens de fonctionnement par rapport à la position b. Le servomoteur 362 est alors coupé de la conduite sous pression 392 et l'évacuation pour le liquide de manoeuvre s'ouvre de nouveau vers la réservoir avec cette conséquence que le frein à bande 360 est rendu libre de la partie à aubes de guidage..En même temps l' évacuation de la chambre de travail du servomotetir 352 est fermée et sa communication avec la conduite d'amenée 392 est ouverte, ce qui a pour effet que la couronne 356 est dé- plaéée avec les tiroirs 350,de sorte que la chambre de travail 264 de l'ac- couplement à lamelles est raccordée à l'alésage radial 266, après que la liaison avec l'évacuation 296 a été coupée,
d'où il s'en suit que la con- duite sous pression actionne le piston 258 et passe ensemble les deux moi- tiés d'accouplement en sorte que la pièce de réaction - et par suite de la roue libre 110, aussi la partie turbine - prend le même nombre de tours que la partie pompe. Ainsi la commande directe est prête.
La transmission inverseuse avec la couronne 376 tourne à pré- sent seulement dans le même sens et avec la même vitesse absolue que la transmission, pour le reste.
Le dispositif montré en 410 n'a pour rôle que de soulever la bande de frein du tambour de frein dès que celui-ci est débrayé, pour éviter une usure inutile des pièces de frein.
Aux figures 4-5 on a montré une variante de la transmission inverseuse suivant le mode de réalisation des figures 1-3.
Les roues intermédiaires 500 sont montés sur des tourillons 502 qui sont fixés directement du bâti fixe de la transmission. Ces roues dentées 500 sont en prise avec la roue dentée 504 à la cloche d'accouple- ment 252 et avec une roue dentée 512 montée sur la douille 506 en 508 et 510. La douille ou manchon 506 est de son côté fixée par une liaison à clavette à l'arbre de turbine 44.
De même que dans la forme de réalisation décrite plus haut, la position a du tiroir 396 correspond à la position de marche pour laquel- le la partie de réaction tourne en sens contraire du sens de rotation de la pompe ou en d'autres termes pour la position de marche arrière avec de fait les rapports de vitesses n2/n1. Le couple de la partie de réaction
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est alors reporté par la transmission inverseuse sur l'arbre de turbine où il est réduite La transmission inverseuse peut dans ce cas, aussi bien que dans le cas des figures 1 - 3, être conformé en transmission conique pour permettre par construction le choix de la transmission. La roue dentée 512 est alors empêchée par une roue libre 514 de tourner par rapport au manehm 506 et à 1-'arbre de turbine 44.
Si le tiroir 396 se trouve en position b la bande de frein fixe la pièce de réaction au bâti. Le manchon 506 tourne maintenant libre- ment par rapport à la roue dentée fixe 512 sans en être empêché par la roue libre 514.
Si le tiroir 396 se trouve en position c, la bande de frein s'est de nouveau libérée de la partie de réaction en même temps que l'ac- couplement à lamelles 250 s'engage et accouple les parties de pompe et de réaction. La roue libre 110 entre les parties de réaction de turbine relie aussi celle-ci au nombre de tours primaires tandis que la roue libre 514 tourne librement.
REVENDICATIONS.
1. Turbo-transformateur de couple comprenant une partie pri- maire, une partie secondaire à deux ou trois étages et une partie turbine à roue de guidage, à un ou deux étages, dans lequel la partie à aubes de guidage travaille pour un temps comme partie de turbine tournant en sens contraire de celui de la pompe, caractérisé en ce que la couronne d'aubes ou les couronnes d'aubes de la partie turbine à roue de guidage sont montées à tout-à-fait dans la partie dirigée vers l'intérieur, du circuit hydrauli- que.
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HYDRODYNAMIC FORCE TRANSMISSION DEVICE.
The present invention relates to hydrodynamic force transmission devices or what are called hydraulic transmissions, which mainly comprise a pump part, a turbine part and a reaction member, the latter usually in the form of rings. guide vanes between the rotating vane crowns of the turbine part.
When the number of revolutions of the turbine part increases in relation to the number of revolutions of the pump, the secondary torque is ultimately smaller than the primary moment and that is why the force transmitting devices which contain a transmission are the most of the time equipped with a device for the direct coupling between the primary shaft and the secondary shaft for a suitable torque ratio .. what happens in any device when the ratio n2 / n1 of the numbers of turns of the secondary and primary shafts and the efficiency n of the transmission are equal. Some hydraulic systems are constructed such that they work as hydraulic couplings for higher turn ratio ratios than the turn ratio for which the direct coupling would be most advantageous.
In other systems the construction is such that the hydraulic transmission is completely disengaged and the direct coupling between primary and secondary shafts is immediately effected. Both systems were applied.
The present invention is characterized mainly by the fact that the ring of guide vanes (or rings of guide vanes) works during part of the operating range; as a turbine rotating in the opposite direction to that of the pump, and during another part of the operating range, is arranged as a ring of fixed guide vanes and optionally. 9 using the direct control in the case where the transmission is made with a rotating housing, is arranged for freewheeling o In addition, a ring of turbine blades, which rotates in the same direction as the pump, must supply water to the pump directly without interposition of another crown of blades.
In addition, the crown of turbine blades - guide vanes must be placed in the hydraulic circuit in such a way that the crown of turbine blades
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bine or the crowns of turbine blades of the turbine part - wheel..de guide are introduced into the part of the hydraulic circuit directed inward.
In other words, the turbine part - guide wheel must not be introduced into the outer curvature part of the hydraulic circuit. by the arrangements indicated above it is obtained that, in a hydraulic transmission, between the usable limits, the characteristics of the primary torque can be kept optional at the same time that a powerful starting torque can be obtained with the simultaneous use of an extremely high specific take-up of the torque of the pump part, which translates into a particularly high maximum efficiency and a relatively small and inexpensive hydraulic transmission.
To achieve the above results, it is necessary, among other things, as said above, for the turbine-guide wheel part to be mounted in the part, facing inwardly, of the hydraulic circuit. This is necessary because, during the use of this part as a turbine, the ventilation losses, which occur between the parts which turn forwards (in the direct direction) and rear (in the opposite direction). ) owing to the considerable relative velocity between these parts, become of a determining quantity for the total yield.
These losses increase very rapidly when the external curvature of the hydraulic circuit is limited by the crown of guide vanes, of the turbine, the plate carrying the guide vanes receiving at its external part an axial extension which according to the invention is eliminated. as much as possible.
In a device according to these characteristics, when the reaction part is made to be able to rotate in both directions, then there is the advantage that by its rotation against the primary and secondary members at start-up, a yield curve is obtained. rising more steeply and consequently a better torque transformation, on condition that the torque is, used by the reaction part, possibly to be transferred to the secondary shaft through the intermediary of a reverse transmission. When in the meantime under these conditions the peak of the efficiency curve is reached - with counterclockwise rotation of the reaction part - the efficiency drops very sharply.
It is therefore advisable at this stage to put an end to the counter-rotation of the reaction part and for this purpose the device must also be supplemented by a braking or locking device, which has the task of preventing a braking or locking device. rotation of the reaction part in the opposite direction in the primary and secondary organs. If this device is made in such a way that it can be engaged and disengaged, the force transmission device can, with disengagement of the locking device, work at the beginning of the starting period with counter-rotation of the reaction part. - tion, and then, with engagement of the locking device, switch to a transmission with stationary reaction part.
When the correct number of revolutions for direct drive have been reached, the locking device is released again and the reaction part, instead of being directly coupled to the primary and secondary part in the transmission to form a force-transmitting coupling member, is immediately coupled to it and rotates with it. If a simpler embodiment of the device is desired, it is provided directly with a locking member which prevents the reaction part from rotating in the opposite direction in the primary and secondary members. The simplest device for preventing rotation of the reaction member in the opposite direction in the primary and secondary members is a freewheel device, an automatic brake or an automatic claw coupling.
For the coupling of the reaction part with the primary part it is possible to employ a claw coupling, possibly synchronized, a friction coupling, for example a coupling with blades or centrifugal masses, or the like, while the The coupling between the reaction part and the abutment can be implemented more simply and can consist, for example, of a freewheel mechanism or of a
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automatic brake which prevents the reaction part from rotating faster than the abutment.
The invention will be described in more detail in the following with reference to the accompanying drawings which show by way of example some suitable embodiments.
- Figure 1 shows a device with the reaction member (guide vanes) arranged for rotation in both directions and provided with a reversal of direction of travel - for the transmission of torque from the reaction member to the secondary shaft; FIG. 2 is a section taken along line XII-XII of FIG. 1; - figure 3 is an operating diagram for a device according to figure 1, which shows the efficiency, the traction force and the secondary flexible curves for different transmission stages as a function of the ratio of the numbers of turns n2 / n1; - Figure 4 shows a device of the same type as that of Figure 1 but with another embodiment of the shift transmission;
- Figure 5 is a section along the line XV-XV of Figure 4, and - Figure 6 is a diagram corresponding to that of Figure 3, for a device according to Figure 4.
In the drawings, 10 denotes the crankshaft and 12 the flywheel of a combustion engine with which the hydraulic transmission works. The frame 16 of the transmission is in some embodiments, composed of two parts 16a and 16b which are connected together as well as to the casing 18 of the motor and which serve to support, in addition to the crankshaft. 10, the rotating parts of the transmission, the bearings and the sealing devices. The primary or pump part of the transmission comprises a centrifugal pump 20 which itself comprises the pump plates 24, 26 and the pump vanes 28, and which is carried and driven by the flywheel 12 by through the hub part 30 and the toothed rings 32.
The secondary part or turbine part contains two crowns of blades 34 and 36 on which the blades are mounted between the annular plates 38 and 40 and between the plate 40 and the hub plate 42 starting from the shaft 44 of the turbine. . The reaction part or part of the guide vanes comprises a crown of vanes 46 disposed between the two crowns of turbine blades 34 and 36, which is carried by the hub plate 50 starting from the shaft of the guide vanes 48 , the vanes 46 of the reaction part being mounted between this plate 50 and the annulus plate 52. The vane system of the transmission is of the two-stage type with an outer casing of a rotating pump of a construction known per se.
Its torus-shaped circuit, for the working agent, is limited outwards by the pump plate 24 and by a part of its extension in the form of a cap 54 which contribute to forming the pump frame, furthermore by the plates 38 and 42 and by the outer part placed between them of the hub plate 50. The internal limitation of said circuit is formed by the pump plate 26 and the plates 40 and 52. The flow direction of the working environment is given by the direction arrows indicated in 56.
The turbine shaft 44 is coaxial with the extension of the crank shaft in the two ball bearings 58 and 60, which are carried by the pump plate 24, respectively the foot 16. The shaft of the guide vanes 48 and its extension 62, which concentrically surround, in the form of hollow shafts, the turbine shaft 44, relative to said shaft 44, centered by means of bearings 64 and 66, in the same way that another bearing 68 supports and centers the guide vane shaft 48 against the cap 54 which forms part of the rotating pump housing.
To prevent unnecessary leaks between the shaft on the one hand
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turbine 44 and on the other hand the extension 62 of the guide vane shaft 48, a gasket has been fitted at 70, and for the same reason a gasket has been arranged between the guide vane shaft 48 and the pump housing was rotating.
As the hydraulic system works best with a certain overpressure of the liquid, an auxiliary pump shown in the drawing draws an appropriate amount of liquid from the reservoir and delivers it through a cooler in the line to a distribution chamber 64 and above. away by bores 86 through the gap between the turbine shafts and guide vanes, and through bores 78 in the hub plate, in the hydraulic circuit through the gap between the plates 24 and 42. The packings 90 and 92 then prevent, by their arrangement on both sides of the partition chamber 84, unnecessary leaks of liquid returning to the reservoir, which in turn is sealed against the rotating parts of the transmission at 94 and 96.
Unacceptably high pressure rises in the hydraulic system are prevented by a spring loaded valve 98 which is normally closed but which, if the maximum pressure is exceeded, returns some of the liquid in the circuit to the reservoir.
To obtain direct transmission by means of the hydraulic transmission described without making use of a special connecting shaft between the crankshaft of the motor and the driven shaft coupled to the turbine shaft, as is shown in the drawing, a freewheel 110 has been arranged between the turbine shaft 44 and the extension 62 of the shaft of the guide vanes, the latter being rigidly connected to said guide vane shaft 48. Said freewheel 110 is made in such a way that it prevents the guide vanes or the reaction part from rotating faster than the turbine shaft 44 for operating conditions of the transmission in which the reaction and secondary parts have the same sense of rotation.
In the devices shown in Figures 11 and 14, according to the invention, the coupling between the primary part and the reaction part consists of a coupling with lamellae 250 with hydraulic adjustment. The inflow and outflow of the working liquid to or from the coupling is automatically regulated by a valve system which can receive its operating impulses from the guide vane member. But, of course, the coupling engagement or disengagement maneuver can also be done by hand or be influenced by a separate maneuvering system.
The extension 62 of the guide vane shaft is formed with a bell 252 which, in turn, carries three lamellar plates 254, a fixed side wall 256 and another axially movable side wall 258, which is provided at its outer and inner periphery with seals against the bell 252., which thus isolate a working chamber 264 for the pressurized liquid supplied by the pump 74.
This working chamber 264 can be placed in communication, by a radial bore 266 of the bell 252 .. inwardly, with the system of channels, or be cut off from the pressurized liquid of the pump 74 by change. position of a valve 350 adapted to the outer end of the bore 266. When the working chamber 264 is closed by the arrival of liquid under pressure, the valve 350 opens an outlet to empty the chamber. of work. The primary side of the lamellar coupling is formed by the three plates 270 which are carried by a hub 122 fixed to the pump housing.
In Figures 1 and 2, we have drawn an embodiment of the transmission, which allows the turbine side to work both as a dual system as a single rotation, and in direct control. The passage from one form of speed to another is done using servomotors, and to transmit to the turbine shaft the torque taken on the part with guide vanes working as a double rotation stage, we have provided an inverter device.
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The lamellar coupling between the pump and reaction parts is described above and the regulating slide 350 for the pressurized liquid is controlled by a servomotor 352, the piston of which acts on a lever arm 354 in the form of a valve. fork which axially moves the ring 356 and the slide 350 which is attached thereto.
Between the portion of guide vanes and the base there is, according to Figure 1, arranged a tape brake 358 comprising a brake band 360 and the system of levers 364 actuated by the servomotor 362. The bell 252 enclosing the coupling lamellar is shaped as a brake drum.
The task of the brake is to keep the part with guide vanes in operating positions where the ring of guide vanes must work as a stationary reaction member., But leave it completely free. bre in case of double rotation or direct drive.
The reversing device between the extension 62 of the guide vanes and the turbine shaft 44 comprises a toothed ring 366 which is integral with the shaft 62, a toothed wheel 368 fixed on the turbine shaft 44, and intermediate wheels 370 which are carried by journals by a crown 376 shown to rotate in bearings 372 and 374 A freewheel 378 between said crown and the base prevents the crown from rotating in the direction opposite to that of the rotation of the pump , but gives it the freedom to turn with the pump.
In other words, the freewheel 378 therefore puts the reverse transmission off in all operating circumstances except in those where the reaction torque of the reaction member is made useful by the latter.
The operating liquid for the lamellar coupling and the two servomotors is supplied by a gear pump 74 which is controlled by the primary side of the transmission by the three toothed wheels 382.- 384 and 3860 The pump sucks the liquid through the opening 388 and then discharges it via channel 390, which in turn is divided into two conduits 392 and 394, the first of which goes to the channel system of the adjustment slide 396 and the last of which is in communication with the transmission circuit in principle in the same way as the pump 74.
In the valve position designated by a in Figure 1, the connection between the servomotors and the pressurized fluid line 392 is cut and instead they are in open relationship through the channels 398 and 402, respectively 400 and 404, with the reservoir of the lower part of the transmission, the servomotor pistons, loaded by springs, being able to take the position which corresponds to the emptied cylinders.
The servomotor 352 and the spool 350 are then mechanically coupled by the crown 356 and the lever arm 354 such that said spool keeps open the connection between the working chamber 264 and the discharge opening 286 at the same time. that the pressure line is closed, which means that the lamellar coupling is free. The servomotor 366, the piston rod of which actuates the system of levers 364 of the brake band 360, releases the ring of guide vanes, also in this position, so that it does not remain linked to the shaft. turbine only mechanically through the reverse transmission and for the rest can rotate freely under the influence of the flow of liquid in the transmission circuit.
For small ratios of number of turns n2 / n1, for example at start-up, the device shown in FIG. 1 is particularly advantageous, since the reaction part then turns in the opposite direction of the two crowns of blades 34 and 36 so that the The high torque transmission and the steeply rising efficiency curve of the double-rotation turbine can be exploited.
In figure 3 we see a diagram of the efficiency and the outgoing torque M2 as functions of the ratio of the numbers of revolutions n2 / n1 by a transmission according to figures 1 and 2. The efficiency curve comprises three parts, a, b and c, corresponding to the efficiency in double rotation, single rotation and direct control.
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In figure 2, the arrow A gives the direction of rotation of the turbine shaft and the arrow the direction of rotation of the reaction part in the double rotation regime, where, as can be seen from figure 2, the freewheel 110 is shaped in such a way that it allows this mode of training. The torque from the reaction part is transferred to the turbine shaft by the reversing transmission wheels 366, 368 and 370 referred to above, which in this particular example simultaneously reduce the number of turns of the reaction piece. The crown 376 is subjected to a torque which then tends to cause it to rotate in a direction opposite to that of the rotation of the pump, but this is prevented by the free wheel 378.
If we put the regulator spool in position b, figure 1, the conditions do not change for the servomotor 352, while the outlet of the other servomotor 362 is closed and the working chamber instead is connected to the pressure line 392, after which the pressurized fluid also moves the piston of the booster to its other extreme position, which has the immediate consequence that the brake 358 holds the guide vane part with the frame. The secondary side of the transmission then works as a single-rotating turbine which, as can be seen from the diagram in Figure 3, has an efficiency curve whose top is shifted to the higher values of n2 / n1, compared to the rotating system. contrary.
The ring 376 with the intermediate toothed wheels 370 rotates in this running position b (single rotation), between the two toothed rings 366 and 368 in the. same direction as the turbine shaft without transmitting torque and without being prevented by the freewheel 378.
By moving the adjustment slide 396 into position c, the two servomotors change the direction of operation with respect to position b. The servomotor 362 is then cut off from the pressure line 392 and the discharge for the operating liquid opens again towards the reservoir with the consequence that the band brake 360 is released from the guide vane part. At the same time the evacuation of the working chamber of the servomotor 352 is closed and its communication with the supply line 392 is opened, which has the effect that the ring 356 is moved with the drawers 350, so that the working chamber 264 of the lamella coupling is connected to the radial bore 266, after the connection to the outlet 296 has been cut,
from which it follows that the pressure line actuates the piston 258 and passes the two coupling halves together so that the reaction part - and consequently the freewheel 110, also the part turbine - takes the same number of revolutions as the pump part. So direct control is ready.
The reverse transmission with crown 376 now turns only in the same direction and with the same absolute speed as the transmission, for the rest.
The function of the device shown at 410 is only to lift the brake band from the brake drum as soon as the latter is disengaged, to prevent unnecessary wear of the brake parts.
In Figures 4-5 there is shown a variant of the reversing transmission according to the embodiment of Figures 1-3.
The intermediate wheels 500 are mounted on journals 502 which are attached directly to the fixed frame of the transmission. These toothed wheels 500 are engaged with the toothed wheel 504 at the coupling bell 252 and with a toothed wheel 512 mounted on the sleeve 506 at 508 and 510. The sleeve or sleeve 506 is for its part fixed by a link. keyed to turbine shaft 44.
As in the embodiment described above, the position a of the spool 396 corresponds to the operating position in which the reaction part turns against the direction of rotation of the pump or in other words to the reverse gear position with de facto gear ratios n2 / n1. The torque of the reaction part
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is then transferred by the reverse transmission to the turbine shaft where it is reduced.The reverse transmission can in this case, as well as in the case of Figures 1 - 3, be shaped as a conical transmission to allow by construction the choice of the transmission. The toothed wheel 512 is then prevented by a free wheel 514 from rotating relative to the manehm 506 and to the turbine shaft 44.
If the spool 396 is in position b, the brake band fixes the reaction part to the frame. Sleeve 506 now rotates freely relative to fixed gear 512 without being impeded by freewheel 514.
If the spool 396 is in position c, the brake band has again released from the reaction part at the same time as the lamellar coupling 250 engages and couples the pump and reaction parts. The freewheel 110 between the turbine reaction parts also relates this to the number of primary revolutions while the freewheel 514 spins freely.
CLAIMS.
1. Torque turbo-transformer comprising a primary part, a secondary part with two or three stages and a guide wheel turbine part, with one or two stages, in which the guide vane part works for a time as turbine part rotating in the opposite direction to that of the pump, characterized in that the vane ring or the vane crowns of the guide wheel turbine part are completely mounted in the part directed towards the inside, of the hydraulic circuit.