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DISPOSITIF D'ACCOUPLEMENT A RAPPORT REGLABLE ET SES APPLICATIONS NOTAMMENT
AUX COMPTEURS.
L'invention est relative à des perfectionnements apportés aux accouplements entre un élément rotatif entraîneur et un élément rotatif entrai- né. du type réglable de façon à faire varier le rapport entre les vitesses an- gulaires de ces deux éléments dans des limites déterminées. Plus spécialement l'invention est relative suivant son mode de réalisation préféré qui sera dé- crit ci-après. à des perfectionnements au type particulier de tels accouple- ments de commande utilisés dans les compteurs, et connus sous le nom de mé- canismes régulateurs de précision qui sont intercalés entre la sortie d'un instrument de mesure et l'entrée d'un instrument enregistreur d'un compteur pour liquides ou analogues.
Ces mécanismes fournissent un moyen variable de faire comprendre l'enregistrement de l'instrument enregistreur avec le volume réel de liquide passant dans l'instrument de mesure. Cette compensation est nécessaire pour plusieurs raisons, telles que les différences entre les carac- téristiques physiques des différents liquides et les variations des caractéris- tiques physiques d'un liquide donné dans des conditions de fonctionnement dif- férentes. Par exemple ces régulateurs de précision servent à compenser les variations de température et de viscosité.
Les régulateurs de précision décrits dans les brevets des Etats Unis n 2.079.197 déposé le 11 juillet 1934-et 2.438.934 déposé le 17 janvier 1941 sont des exemples des appareils antérieurs. par rapport auxquels l'inven- tion constitue un progrès.
Il peut être nécessaire dans certaines installations de compteurs de faire passer le fluide dans l'instrument de mesure du compteur dans le sens direct ou dans le sens rétrogradeo Un exemple d'une installation de cette natu- re est celui d'un compteur pour réservoir de stockage dans lequel le fluide est amené et dont il est retiré par un tuyau de communication commun.
Etant donné qu'il est généralement désirable dans ces installations de mesurer avec préci- sion le volume d'entrée et le volume de sortie du réservoir de stockage de façon
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à disposer d'une indication précise au sujet de la quantité de fluide contenu dans le réservoir, il est indispensable dans de tels compteurs que l'enrégis- trement soit également précis dans les deux sens de circulation du fluide à travers l'instrument de mesureo
Les régulateurs de précision existants, tels que ceux qui font 1' objet des brevets précités, ne permettent pas de réaliser cette précision d' enregistrement dans les deux sens de circulation du fluide à travers le comp- teur. L'invention apporte la solution de ce problème.
L'invention se propose donc de fournir un régulateur de préci- sion pour compteurs d'un anode de construction perfectionné permettant de ré-' gler la précision de l'enregistrement par le compteur de la quantité de fluide traversant dans les deux sens l'instrument de mesure du compteuro
Elle vise également à l'obtention d'un régulateur de précision per- fectionné qui règle d'une manière efficace la précision de l'enregistrement'dans les deux sens de circulation du fluide dans l'instrument de mesure du compteur et dans lequel la compensation de la précision dans les deux sens de circula- tion du fluide s'effectue par la manoeuvre d'un seul organe de réglage.
Plus spécialement l'invention se propose de fournir un régulateur de précision pour compteurs qui consiste en un accouplement de commande entre des éléments rotatifs menant et mené, qui peut être réglé entre des limites dé- terminées de façon à faire varier le rapport entre les vitesses angulaires de ces deux éléments rotatifs qui est le même pour les deux sens de rotation de ces élémentse
Plus spécialement encore l'invention a pour objet un mécanisme unique de forme ramassée, susceptible d'atteindre le but visé et qui comporte essentiellement une première roue dentée tournant avec l'élément mené, un sup- port tournant avec l'élément menant, une seconde roue dentée tournant avec le support et par rapport à lui,
constamment en prise avec la première roue dentée et un mécanisme fonctionnant périodiquement en relation synchronisée avec le mouvement de rotation du support de façon à imprimer à la deuxième roue dentée dont l'amplitude est variable et le sens correspond à celui de l'élément menant, de sorte qu'on peut faire varier le rapport entre les vitesses angulaires des' éléments menant et menés entre des limites déterminées et obtenir ainsi que 1' enregistrement effectué par le compteur soit également précis dans les deux sens de circulation du fluide à travers le compteur.
Ces caractéristiques ainsi que d'autres apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre et qui est donnée uniquement à titre d' exemple. Au dessin qui s'y rapporte et où les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références sur toutes les figures, fig. 1 est une élévation latérale d'un mode de réalisation choisi de préférence d'un régulateur de précision suivant l'invention; fig. 2 est une coupe verticale sensiblement suivant la ligne 2-2 de la fig. 1; fig. 3 est une coupe horizontale sensiblement suivant la ligne 3-3 de la fig. 2; fig. 4 est une coupe partielle à plus grande échelle sensible- ment suivant la ligne 4-4 de la fig.3.
Suivant l'exemple d'exécution représenté aux figso 1 et 2, le régulateur de précision suivant l'invention comporte un boîtier formé d'une partie inférieure 10 et d'une partie supérieure 12 adaptées- l'une à l'autre. dans lesquelles sont montés à rotation respectivement un arbre de commande ou d'entrée 14 et un arbre commandé ou de sortie 16. Lorsque ce mécanisme est accouplé en qualité de régulateur de précision dans un compteur de flui- de, l'arbre d'entrée 14 est entraîné par l'instrument de mesure du compteur et l'arbre de sortie 16 entraîne le mécanisme enregistreur. Dans le mode de réalisation représenté les. arbres 14 et 16 sont disposés coaxialement.
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Un mécanisme désigné dans son ensemble par 18 forme un accouple- ment de commande positif entre les arbres l4 et 16 de façon à établir entre les vitesses angulaires de ces arbres un rapport déterminé qui est le même pour les deux sens de rotation possibles de ces arbres. Le rapport prédéter- miné des vitesses angulaires des arbres 14 et 16 est égal à 1 : 1dans le mode de réalisation décrit.
Ainsi qu'on le verra plus loin le mécanisme d'accouplement 18 peut être réglé entre des limites fixes de façon à faire varier ce rapport déterminé des vi- tesses angulaires des arbres 14 et 16.
Le dispositif suivant l'invention comporte essentiellement, sui- vant un mode de réalisation préféré, une première roue dentée calée sur l'ar- bre de sortie 16, un support calé sur l'arbre d'entrée 14, une seconde roue dentée montée sur le support et tournant avec lui et par rapport à lui, constamment en prise avec la première roue dentée, et un mécanisme qui fonc- tionne quel que soit le sens de rotation des arbres 14 et 16 de façon à im- primer à la seconde roue dentée un mouvement de rotation d'amplitude régla- ble par rapport au support périodiquement et à intervalles déterminés par rap- port au mouvement de rotation du support.
La première roue dentée est la roue 19 qui est fixée d'une maniè- re appropriée au voisinage de l'extrémité inférieure de l'arbre 16 au--dessous d'une douille 20 à l'intérieur de laquelle l'arbre 16 est monté à rotation dans là pâftion-r supérieure 12 du bottier.
Le moyeu dirigé vers le haut de la roue 19 pénètre dans un évidement 22 for- mé coaxialement à la douille 20 dans la face adjacente de celle-ci. La face de bout du moyeu est poussée élastiquement en contact avec la paroi de bout de l'évidement 22 de façon à exercer un léger effort de retenue sur l'arbre de sortie dans un but expliqué plus loin.
La poussée élastique exercée de bas en haut sur la roue 19 et l'arbre 16 est obtenue au moyen d'une lame allongée d'un ressort de compres- sion 26 qui s'applique par ses extrémités contre la surface extérieure de la portion 12 du boîtier et est percée d'un trou central 27 que traverse l'ar- bre 16 en,rotation. Dans la position représentée sur la fige 2, le ressort 26 subit une flexion partielle, un collier de butée 28 fixé sur l'arbre 16 limitant le mouvement de bas en haut du ressort 26 par rapport à l'arbre 16 et maintenant le ressort 26 à l'état comprimé,
Le support fixé sur l'arbre de commande 14 et tournant avec lui a la forme d'une cage (fig.
4) et est formé par des plaques supérieure et in- férieure 30 et 32, maintenues parallèles l'une à l'autre et à une certaine dis- tance l'une de l'autre par des éléments de bout parallèles 34 et 36. Les élé- ments 30. 32. 34 et 36 sont maintenus assemblés d'une manière appropriée par exemple par des vis (non représentées), de façon à former un support rigide analogue à une cage. La plaque inférieure 32 est fixée sur l'arbre 14 de façon à tourner avec cet arbre qui comporte une bride radiale 38 et un téton 40 di- rigé vers le haut suivant son axe et destiné à supporter la plaque 32 et à la centrer par rapport à l'arbre 14. L'arbre 14 et la plaque 32 sont assemblés d' une manière appropriée de façon à former un ensemble monobloc, par exemple par brasage.
La plaque supérieure 30 est percée d'un trou central cylindrique 42 qui loge une portion cylindrique 43 de la douille 20, dirigée vers le bas, de façon à former une butée radiale supérieure de centrage pour le support en forme de cage. L'extrémité inférieure de l'arbre 16 est montée à rotation au- dessous de la roue 19 dans une plaque 45 rigidement reliée à la plaque supé- rieure 30 du support et maintenue à une certaine distance de lui.
Les éléments de bout 34 et 36 (fig. 4) supportent un arbre 44 traversant la cage de part en part, dont l'axe est perpendiculaire à l'axe de rotation du support et sur lequel est montée une vis sans fin 46 mobile sui- vant son axe et à rotation. Deux groupes de roues dentées 48 et 50 (fig. 2) sont montés à rotation entre les plaques supérieure et inférieure 30 et 32
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respectivement de chaque côté de l'arbre 44 sur des axes parallèles à l'axe commun des arbres 14 et 16. La roue supérieure 49 du groupe 50 est une roue hélicoïdale constamment en prise avec la vis sans fin 46. Les'roues inférieu- res 51 et 53 des groupes 48 et 50 sont constamment en prise entre elles. La @ roue supérieure 55 du groupe 48 est constamment en prise avec la roue 19 de 1' arbre 16.
Il est facile de voir d'après la description qui précède que si le groupe de roues dentées 48 est empêché de tourner par rapport au support en forme de cage, sur lequel il est monté à rotation, le mouvement de rota- tion 'de l'arbre de commande 14 aura pour conséquence de provoquer la rotation de l'arbre 16, cette rotation s'effectuant à la même vitesse angulaire.le support et les roues formant une transmission rigide. Il est facile de voir de plus que si le groupe de roues 48 reçoit un mouvement de rotation d'une ampli- tude donnée par rapport au support en forme de cage sur lequel il est monté à rotation pendant que l'arbre d'entrée et le support tournent, la vitesse angulaire de l'arbre 16 variera proportionnellement.
La variation de l'am- plitude du mouvement de rotation du groupe de roues 48 pendant chaque cycle de rotation de l'arbre 14 provoque une variation correspondante du rapport en- . tre les vitesses angulaires respectives des arbres 14 et 16. Le mouvement de rotation du groupe de roues 48 par rapport au support en forme de cage sur le- quel il est monté à rotation est réglé par l'intermédiaire de l'accouplement de commande direct du groupe de roues 50 par la commande réglée du mouvement de rotation de la vis hélicoïdale 46.
Les deux extrémités de la vis sans fin 46 (Fig.4) comportent respectivement des séries de dents d'embrayage 52 et 54 de roue à rochet.
Un premier élément de commande 56 de la vis sans fin est monté à l'extrémi- té du côté gauche de la vis (Fig. 4) à rotation dans un seul sens par rap- port à l'arbre 44 de la vis et un second élément de commande 58 de la vis sans fin est monté de la .même manière à rotation dans un seul sens par rap- port à l'arbre 44 de la vis à l'autre extrémité de cette vis 46, ce sens étant inverse de celui de l'élément 56. Les éléments 56 et 58 comportent respectivement des séries de dents d'embrayage 60 et 62 complémentaires des séries de dents d' embrayage 52 et 54 de la vis 46 et venant respectivement en prise de commande avec elles.
Ainsi qu'il a déjà été dit, la vis 46 est montée à rotation et à translation suivant son axe sur l'arbre 440 De même, ainsi qu'il a été dit également., le ressort 26 (Figo 2) pousse l'extrémité du moyeu de la roue 19 en contact superficiel avec la paroi de bout de l'évidement 22 de la douille 20 de façon à exercer une légère action de retenue sur le train d'engrenages formé par la roue 19 et les groupes de roues 48 et 50. En raison de cette légère action de retenue, le mouvement de rotation du support en forme de cage exerce une poussée axiale sur la vis 46, qui tant que le sens de rotation de l'arbre de commande 14 reste le même, pousse la vis 46 en prise avec un des éléments de commande 56 ou 58.
Lorsque le sens de rotation de l'arbre de com- mande 14 change, le ressort 26 empêche temporairement l'arbre 16 et la roue 19 de tourner en provoquant ainsi un léger mouvement de rotation des groupes de roues 48 et 50. qui de son côté provoque le mouvement de translation de la vis 46 suivant l'axe de l'arbre 44 en l'amenant ainsi en prise avec l'autre élément de commandeo
L'élément de commande 56 est fixé sur un manchon 64 qui entoure l'arbre 44 et peut tourner par rapport à lui et à l'extérieur duquel se lo- gent deux embrayages irréversibles 66 et 68 à côté de l'élément de commande 56. Les embrayages 66 et 68 sont du type à billes chargées par un ressort et comportant chacun plusieurs billes 70 chargées par des ressorts disposées autour de leur périphérie.
Les embrayages 66 et 68 sont fixés sur l'élément de commande 56 par des rivets espacés tels que 72. L'embrayage 66 se loge dans un évidement 74 d'un élément de retenue 76 fixé dans une ouverture 77 par l'élément de bout 34 du support.
L'élément tubulaire 64 passe dans un alésage de la paroi de béai. de l'évidement 74 et comporte à l'extérieur de l'élément de retenue 76 une
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rondelle 78 et une goupille 80 qui fixent axialement'l'élément tubulaire'64. l'élément de commande 56 et les embrayages 66 et 68 par'rapport à Isolement de retenue 76 et l'élément de bout 34 du support en forme de cage.
Les billes
70 de l'embrayage 66 viennent en contact avec la paroi cylindrique de l'évi- dement 74 de façon à empêcher le mouvement de rotation relatif de l'embraya- ge 66 et de l'élément de retenue 76 en sens inverse de celui qui est indiqué par la flèche 81, et à permettre à l'embrayage 66 de tourner par rapport à 1' élément de retenue 76 dans le sens de la flèche 81. de la manière habituelle dans les embrayages de ce type. 0 L'embrayage 66 sert donc de dispositif de blo- cage empêchant le mouvement de rotation rétrograde de l'élément de commande
56.
Un collier 82 entoure les billes 70 de l'embrayage 68 et vient en contact de fonctionnement avec elles de la même manière que les billes 70 de l'embrayage 66 viennent en contact avec l'évidement 74 du dispositif de rete- nue 76. Les embrayages 66 et 68 fonctionnent dans le même sens, de sorte que lorsque le collier 82 tourne dans le sens de la flèche, un accouplement dé commande s'établit par l'intermédiaire des billes 70 entre le collier 82 et 1' embrayage 68.
Pendant ce mouvement de rotation, les billes 70 de l'embrayage 66 sont pous- sées contre leurs ressorts correspondants en permettant ainsi aux embrayages
66 et 68 et à l'élément de commande 56 de tourner par rapport à l'élément de retenue 76. Lorsque le collier 82 tourne en sens inverse de celui de la flèche
81, les embrayages 66 et 68 et l'élément de commande 56 sont retenus et ne peuvent pas tourner par rapport au support en forme de cage. du fait que les billes 70 de l'embrayage 66 sont en contact avec la paroi cylindrique de 1' évidement 74 du dispositif de retenue 76, tandis que le collier 82 peut tour- ner par rapport à l'embrayage 68 du fait de la compression des ressorts combirés avec ses billes 70.
L'élément de commande 58 de la vis sans fin comporte de la même manière des embrayages à billes 84 et 86, un dispositif de retenue 88, un manchon 90, une rondelle 92, une goupille 94, des rivets 95 et un collier 96.
Ces éléments sont construits et fonctionnent de la même manière que les élé- ments correspondants combinés avec l'élément de commande 56, à cela près que les embrayages 84 et 86 fonctionnent en sens inverse des embrayages 66 et 68 et que par suite l'élément 58 de commande de la vis sans fin ne tourne que dans le sens indiqué par la flèche 970
Pour imprimer un mouvement de rotation aux éléments de commande 56 et 58 de la vis sans fin à intervalles de temps détermines en fonction du. mouvement de rotation de l'arbre de commande 14, il est prévu une transmission articulée, décrite ci-après.
qui fait osciller ensemble les colliers 82 et 96 d'un mouvement de rotation d'amplitude limitée autour de l'axe de l'arbre de la vis sans fin une fois seulement pendant chaque cycle de rotation de 1' arbre de commande 14. Le mouvement des colliers 82 et 96 dans la direction de la flèche 81 pendant la moitié de leur cycle d'oscillation ne commande que le mouvement de l'élément 56 et leur mouvement inverse dans la direction de la flèche 97 ne commande que le mouvement de l'élément 58 de commande de la vis sans fin. On peut faire varier l'amplitude de l'oscillation des colliers 82 et 96 entre zéro et une valeur maximum déterminée. qui dépend évidemment de la variation maximum du rapport entre les vitesses angulaires qu'on désire obtenir pour régler avec précision le type de compteur dont le mécanisme fait partie.
La transmission articulée qui règle l'oscillation des colliers 82 et 96 est représentée en particulier sur les fige 2 et 3 sur lesquelles le mécanisme est dans la position correspondant à une amplitude nulle de 1' oscillation des colliers 82 et 96. Cette transmission comporte deux colliers semblables 100 et 102 qui comportent des pattes en saillie respectivement 104 et 106 entre lesquelles un étrier 108 est fixé par des vis 110. Les colliers 100 et 102 prennent appui sur des pattes de diamètre réduit respectivement des colliers 96 et 82 (fig.4) et y sont fixés d'une manière quelconque appropriée.
Une broche 11 (figso 2 et 3) sur l'extrémité de laquelle est monté à rotation un coulisseau de contre came 112 est fixé au centre de l'étrier 108, et l'axe
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de la broche 111 est perpendiculaire à l'axe de l'arbre 44 et le coupe.
La contre came 112 est en contact de fonctionnement avec une rainure de came annulaire 114 formée à l'intérieur d'une couronne 116. La couronne
116 est monté à oscillation autour d'un axe diamétral au moyen de deux axés
118 et 120 qui se logent à oscillation dans des douilles respectivès 122'et
124. Les douilles 122 et 124 sont fixées dans des trous diamétralement op- posés de la paroi latérale cylindrique de la portion supérieure 12 du boî- tier de façon que l'axe d'oscillation de la couronne 116 coupe et soit perpendiculaire à l'axe de rotation commun des arbres 14 et 16.
Dans la position représentée de la couronne 116, les plans des parois parallèles supérieure et inférieure 126 et 128 de la rainure 114 sont perpendiculaires à l'axe des arbres 14 et 16, de sorte que lorsque l'arbre 14 tourne, la contre came 112 et l'étrier 108 tournent avec lui, mais leur mouvement d'oscillation autour de l'axe de l'arbre 44 est nul. Dans ces con- ditionsa la vis sans fin 46 est maintenue fixe et empêche le groupe de roues
48 de tourner autour de son axe.
Mais si la couronne 116 oscille autour de son axe et vient dans une position dans laquelle les plans parallèles des parois 126 et 128 de la rainure 114 sont inclinés par rapport à l'axe des arbres 14 et 16, il en résulte qu'au cours de chaque cycle de rotation de 14 arbre 14 la contre came 112 et 1 étrier 108 sont abaissés au-dessous de leurs positions représentées pendant un demi-cycle et élevés au-dessus de cette posi- tion pendant l'autre moitié de ce cycle.
De ce fait, l'inclinaison de la couronne 116 fait osciller l'étrier
108 et les colliers 82 et 96 de façon à actionner les éléments de commande. 56 et 58 de la vis sans fin 46 pendant les demi-cycles pris de deux en deux du cycle de rotation de l'arbre 14. Une augmentation de l'inclinaison de la cou- ronne 116 fait augmenter en conséquence l'amplitude du mouvement des éléments
56 et 58.
En se reportant aux figs.3 et 4, on voit que si l'arbre 16 est commandé par l'arbre 14 dans la direction de la flèche 142 par l'accouplement de la vis 46, de la roue hélicoïdale 49. des roues 53 et 51 et de la roue 55 en prise avec la roue 19, l'arbre 16 reçoit un mouvement d'avance supplémen- taire d'amplitude déterminée dans la même direction (flèche 142) sous l'action du mouvement ascendant (Fig.3) du coulisseau 112 dans la rainure 114 inclinée de la couronne 116 et de l'étrier 108, en faisant prendre un mouvement de ro- tation au collier 96, aux embrayages 84, 86 et à l'élément 58 et en faisant tourner la vis 46 dans la direction de la flèche 97.
Le mouvement de rotation de la vis 46 dans la direction de la flèche 97 transmis par la roue hélicoi= dale 49 et les roues 53, 51 et 55 à la roue 19 de l'arbre 16 fait tourner d'm angle supplémentaire l'arbre 16 dans la même direction (flèche 142).
Lorsque le compteur tourne en sens inverse, l'arbre de commande
14 et 1 ensemble de la cage tournent dans la direction de la flèche 144 et la vis 46 coulisse de droite à gauche (Fig. 4) en débrayant l'embrayage de droits et en amenant en prise les dents d'embrayage 52 et 60.
L'arbre de sortie 16 est actionné par les roues dentées en prise. de la -manière décrite ci-dessus dans la direction de la flèche 144 et reçoit en même temps un mouvement d'avance supplémentaire du fait que la-vis 46 tour- ne dans la direction de la flèche 81 (Fig. 4).
Ce mouvement d'avance supplémentaire de l'arbre 16 dans la direo- tion de la flèche 144 lui est transmis par le mouvement de descente (Fig.3) du coulisseau 112 dans la rainure 114 de la couronne inclinée 116. qui fait tourner le collier 82 dans la direction de la flèche 81. Ce mouvement est transmis à son tour par l'intermédiaire de l'embrayage 68, des dents d'embraya- ge 60 et 52, de la vis 46, de la roue hélicoïdale 49 et des roues dentées 53.
51 et 55 à l'arbre 16 par la roue 19.
On voit donc que le mouvement de la vis 46 dans la direction de la flèche 81 imprime à l'arbre 16 un mouvement supplémentaire de rota- tion à chaque tour de l'arbre 14 et dans le même sens (flèche 144).
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Pour faciliter le réglage de l'inclinaison de la'couronne 116, le mécanisme comporte une plaque d'indicateur 130 fixée par des vis 132 sur la portion supérieure 12 du boîtier et un bras d'indicateur 134 coopérant' avec elle et fixé d'une manière appropriée sur un collier 136 qui de son côté est fixé sur un prolongement de l'axe d'oscillation 120 de là couronne 116.
La plaque 130 (fig. 1) qui comporte une graduation formant une 'échelle indi- quant le pourcentage de variation de la vitesse angulaire de l'arbre 16 et 'le brasindicateur 134 qui comporte une aiguille 137 coopèrent de façon à former un mécanisme indicateur facilitant le réglage du rapport entre les vitesses angulaires des arbres 14 et 16. Le déplacement du bras 134 selon la flèche de gauche correspond à un enregistrement plus lent et selon la flèche de droite à un enregistrement plus rapide. Une vis 138 qui passe dans une fenê- tre allongée en rac de cercle 140 du bras 134 se visse dans la plaque 130, de sorte qu'en agissant sur cette vis, on peut fixer le bras 134 sur la plaque
130 ou l'en détacher pour fixer ou rendre libre respectivement la couronne
116.
Il ressort de la description détaillée qui précède, qu'on réali- se suivant l'invention un dispositif d'accouplement de commande simple et de' forme ramassée destiné à être intercalé entre un mécanisme d'enregistrement et un instrument de mesure d'un compteur.. et qui peut être' réglé' pour faire varier le rapport des vitesses angulaires de l'arbre d'entrée du mécanisme et de l'ar- bre de sortie de l'instrument et lui faire prendre une valeur quelconque entre les limites de réglage dans l'une ou l'autre direction de commande entre eux.
Bien entendus l'invention ne doit pas être considérée comme 'li- mitée au mode de réalisation représenté et décrit, qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple.