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La présente invention est relative à un dispositif électromagnétique servant à la transmission des-forces et du type dans lequel il se trouve un milieu constitué de particules aimantables dans une fente de travail traversée par le flux de forces magnétiques. On exécute les dispositifs de ce genre sous la forme d'accouplements ou embrayages ou de freins et ils comportent deux organes mobiles l'un par rapport à l'autre et entre lesquels se trouve la fente de travail.
Lorsque le dispositif fonctionne avec un glissement élevé ou permanente par exemple en cas de surcharges ou de démarrages difficiles constamment répétés, le milieu aimantable constitué de poudre, de grains, de billes ou d'éléments analogues, en fer par exemple, peut parvenir à des températures si élevées qu'il est indiqué de prendre des précautions aussi bien à l'égard du dispositif lui- même qu'à l'égard des machines entraînées. C'est pour- quoi on a prévu, comme cela se fait par exemple dans les embrayages connus à force centrifuge comportant un charge- ment ou remplissage de poudre,de grains ou analogue, des verrouillages débrayables par l'action de la chaleur,
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qui s'ouvrent par la force centrifuge et laissent s'échapper l'agent d'accouplement devenu chaud.
Dans les accouplements ou freins du genre considéré on a, dans un premier stade du développement, a jouté de l'huile au produit aimantable, non pas pour son refroidissement, -mais uniquement comme milieu pour maintenir la fine poudre de fer (ou de fer carbonyle) dans un état qui lui permet de s'écouler et de ne pas rouiller, pour qu'il coule mieux (huile dite magnétique). Toutefois, les huiles quel qu'en soit le type, sont difficiles à utiliser comme milieu parce qu'elles ne supportent pas la contrainte de frottement, c'est-à-dire réchauffement local élevé (éclair thermique) entre les particules aimantables, et qu'elles forment au contraire très rapidement des résidus collant fortement, qui nuisent fortement à la fluidité du milieu aimantable ou 1. 'anéantissent.
Un refroidissement du mélange (huile aimantable) constitué d'un agent aiman- table et d'huile, tel qu'il a été proposé, n'a pas non plus conduit à un résultat, de sorte que les embrayages ou freins à milieu aimantable avec ou sans huile, comme agent, ne conviennent pas jusqu'ici pour un fonctionnement comportant un glissement permanent.
La présente invention qui est relative à un dispositif du type ci-dessus décrit, donc à un dispositif comportant un milieu aimantable sans huile, suit une voie nouvelle, étant donné qu'elle consiste à utiliser comme liquide entre les particules solides aimantables, en fer par exemple, de l'eau. Par van fait surprenant, on a observé que lorsqu'on mélange le milieu aimantable avec de l'eau, il fournit même des couples un peu plus impor-
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tants qu'à l'état sec. L'eau, en outre, ne laisse pas de résidu mais s'évapore simplement lorsqu'il se forme localement des températures supérieures à 100 , par dégagement de la chaleur de vaporisation.
Cette dernière retire, comme on sait, à l'ambiance, donc aux particules échauffées du milieu aimantable, une très forte quantité de chaleur qui est égale à 539 grandes calories par kilo d'eau évaporée. La résistance opposée à la circulation de l'eau de refroidissement à travers la fente de travail dans laquelle se trouve le milieu aimantable est très faible. On peut remédier à une formation de rouille trop forte en prenant les soins nécessaires pour que le milieu aimantable ne vienne pas en contact avec l'air, mais qu'il soit recouvert d'eau également lorsque le dispositif est au repos. En outre, on peut ajouter par mélange à l'eau des produits d'addition, par exemple du chromate de sodium, qui réduisent ou empêchent la tendance à la rouille sous l'eau.
Pour le reste, des essais de durée qui se sont étendus sur des années ont montré que la formation de rouille par l'action de l'air est très faible dans le milieu granuleux, c'est-à-dire lorsque le diamètre des particules relativement grosses est d'une valeur comprise entre 0,1 et 1 mm environ et qu'elle est par conséquent négligeable par rapport à la rouille de frottement résultant de l'opération dtembrayage ou d'accouplement ou de l'opération de freinage. Cette rouille de frottement reste cependant faible lorsque le milieu aimantable se maintient, sous l'action du refroi- dissement par l'eau, à des températures dépassant peu
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100 .
Le refroidissement par l'eau dans la fente de travail réduit donc même la formation de rouille dans son ensemble.
On fait circuler l'eau le plus souvent en circuit fermé à travers la fente de travail, ce qui 'fournit un effet de refroidissement accru. Il est en même temps possible d'assurer un refroidissement à l'intérieur du dispositif ou dans un réfrigérant éxtérieur spécial, où on utilise, comme agent extérieur de refroi- dissement, par exemple de l'air ou de l'eau fraîche. Mais on peut également faire passer de l'eau fraîche directe- ment à travers la fente de travail.
Si on prévoit de l'eau animée d'un mouvement de circulation dans la fente de travail, il faut prendre soin que les forces centri- fuges ou magnétiques, ou à la fois les unes et les autres de ces forces qui agissent sur les particules aimantables soient mises en harmonie avec les forces faibles et trans- versales de l'eau, de telle sorte que dans toutes les conditions de fonctionnement qui se produisent les parti- cules aimantables restent sans être entraînées. Comme la fente de travail comporte de toute façon dans les embray- ages et freins usuels à poudre magnétique des rebords surélevés qui empêchent le milieu aimantable de s'écouler hors de la fente de travail, ces dispositifs existants suffisentpour maintenir le milieu aimantable dans la. fente.
Un refroidissement par l'eau aurait également des avantages particuliers dans les embrayages utilisés en combinaison avec des moteurs à combustion interne, dans lesquels on est obligé, d'accepter un glissement permanent, afin de réprimer
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les vibrations de torsion. Ces avantages résident dans l'amortissement complet par destruction de l'énergie de vibration, amortissement qu'on n'obtient que d'une manière incomplète, dans les embrayages flexibles ou accouplements flexibles de construction moderne, à cause de la faible destruction de l'énergie de vibration.
L'amortissement complet demande en effet, du point de vue physique, la même production de pertes que celle qui est représentée par la puissance de glissement qui se produit dans un embrayage comme l'embrayage à poudre magnétique, qui glisse immédiatement lorsqu'on dépasse légèrement le couple réglé électriquement.
L'application d'un refroidissement par l'eau offre en outre, ainsi que cela a déjà été indiqué, le grand avantage que, dans la fente de travail, la température ne dépasse pas 1000, ce qui est d'une grande importance pour la durée de vie des particules aimantables à l'intérieur de l'embrayage, en dehors de l'évacuation continue du milieu aimantable consommé. A cet égard, il est particulièrement avantageux, ainsi que cela a égale- ment déjà été indiqué, qu'un kilo d'eau a une chaleur de vaporisation de 539 grandes calories, c'est-à-dire que, lorsqu'on évapore un kilo d'eau à 100 , on retire déjà au milieu aimantable 539 grandes calories, ce qui correspond à un travail de glissement de 539 x 427= 230.000 kgm en chiffre rond.
Si on ne laisse pas l'éva- poration se produire, on peut évacuer avec chaque kilo d'eau traversant l'appareil, et pour une température extérieure maximum de 35 par exemple, une quantité de
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grandes calories de 95 - 35 = 60. Par conséquent, lorsqu'on fait passer à travers la fente de travail une quantité d'eau de 10 litres à la minute par exemple on évacue déjà chaque minute 60 x 10 = 600 grandes calories correspondant à un travail de glissement de 600 x 427 = 256.000 kgm en .chiffre rond, ce qu'il faut considérer comme très avantageux.
La résistance de l'eau précitée demande, par exemple quand on utilise un milieu aimantable de 0,3mm de diamètre dans la fente de travail et pour un accouplement ou embrayage pour 100 kgm, même lorsque la fente de travail n'a que 200 mm de long, une perte de charge de .l'eau qui n'est que de 0,1 atmosphère le long des 200 mm. Pour faire passer la quantité d'eau de 10 litres à la minute, il ne faut donc qu'une puissance de
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1Q X 0,1 1,65 watts , 0,612 ce qui est tout à fait négligeable par rapport aux 100 kgm X 1000 kgm = 100.000 watts, c'est-à-dire par comparaison avec la puissance d'embrayage transmise.
Il faut,encore faire remarquer que l'objet de l'invention, est applicable.non seulement dans des em- brayages et freins électromagnétiques, mais également, et avec les mêmes avantages, dans des dispositifs qui fonc- tionnent avec des aimants permanents.
D'autres détails, en particulier de cons- truction, vont être décrits en regard du dessin joint qui représente un exemple d'exécution.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un embrayage électromagnétique exécuté selon l'invention.
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La figure 2 est une coupe le long de la ligne
A-B de la figure 1.
Dans la figure 1, l'organe entraîné relié à l'arbre 14 est désigné par 12. La direction de transmis- sion de la force est désignée par des flèches. Entre les pièces 10 et 12 se trouve la fente de travail 28 qui est .remplie de la manière usuelle du milieu aimantable. Les deux pièces de l'embrayage prennent appui l'une sur l'au- tre par des roulements qui ne sont pas désignés d'une façon plus détaillée, ce qui s'effectue par l'intermédiaire des flasques-paliers 16 et 16'. Deux bobines magnétiques
11 produisent le flux de force magnétique qui passe par la fente de travail et qui est indiqué par des flèches.
Or, il est possible de fermer l'embrayage par rapport à l'extérieur d'une manière usuelle et de le remplir d'eau à l'intérieur, et il faut prévoir une quan- tité d'eau telle qu'au repos de l'embrayage les particules aimantables soient entièrement dans l'eau, c'est-à-dire ne soient pas au contact de l'air.
Dans l'exemple représenté, on a toutefois retenu un refroidissement par circulation d'eau dans le- quel la circulation peut se faire tout d'abord à travers des buses. Dans ce but, on prévoit dans le flasque 16' une gorge annulaire 17 dans laquelle il se forme pendant le fonctionnement et sous l'action des forces centrifuges ' un anneau d'eau dont la surface est désignée par 32. Dans 'cet anneau d'eau plonge une buse 21 dont il faut tout d'abord se représenter la conduite d'arrivée 20 comme plon- geant dans le réservoir d'eau. Dans le sens de rotation in- diqué dans la figure 2, on aspire l'eau dans le réservoir 29 et on la refoule dans la gorge 17.
L'eau parvient de
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ctte gorge, par des conduits 30, dans la fente de travail 28, et après avoir passé à travers la fente de travail elle revient par les conduits 30' dans le carter de l'em-' brayage, en circulant dans le sens des flèches indiquées.
L'eau est alors projetée contre le carter extérieur 18, . elle est refroidie contre ce dernier et retourne dans le . réservoir 29. Le carter extérieur 18 peut être muni d'ai- lettes de refroidissement 31, et il a été prévu en outre de faire passer le courant d'air de refroidissement du mo- teur de commande par dessus les surfaces du carter 18.
Dans les conduits 30 et 30' sont disposés des clapets de retenue 19 qui empêchent l'eau de s'écouler hors de l'intérieur de l'embrayage lorsque ce dernier est à l'arrêt et que cesse la circulation. Un autre clapet de retenue 26 est disposé au voisinage de la buse 21 à l'in- térieur de la conduite d'arrivée 20, afin d'empêcher l'eau d'être évacuée par un effet de siphon de la gorge 17 à l'arrêt de l'embrayage. Il est également possible de pré- voir des deux côtés de l'embrayage des gorges 17 et de faire arriver l'eau par une buse et de l'évacuer par une autre buse. Le diamètre du cercle sur lequel se trouvent les conduits 30' doit être plus grand que le diamètre in- térieur de l'anneau d'eau 32, pour qu'il se produise une circulation de l'eau dans l'exemple représenté.
Selon une autre forme d'exécution de l'in- vention (fig. 1), il est prévu.des pompes 22 et 23 pour faire circuler l'eau. Les pompes sont entraînées¯par des courroies de transmission 24 à partir des arbres 13 et 14.
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Les deux pompes exécutées sous la forme de pompe centrifu- ge peuvent être montées en opposition, ce qui a pour effet que, lorsque les vitesses de rotation de:5 arbres 13 et 14 sont les mêmes, il n'y a pas de passage de l'eau à travers la'fente de travail. Toutefois, dès que, en cas de glisse- ment, la vitesse de rotation de l'arbre 14 est plus faible, il se produit un refoulement de l'eau à travers la fente de travail et par conséquent un refroidissement.
Le refroidissement peut aussi se faire, suivant les besoins, dans un réfrigérant extérieur à l'em- brayage, avec utilisation d'air ou d'eau. Quand on utilise un refroidissement par de l'eau fraîche et une circulation de logent de refroidissement directement à travers la fente de travail, la buse 21 peut être raccordée directe- ment à la conduite d'eau fraîche. L'arrivée peut être ré- duite ou interrompue en fonction de la vitesse de'rotation de l'arbre sortant par une commande par robinet, de telle sorte que la circulation de l'agent de refroidissement cesse lorsque la vitesse de rotation de l'arbre de sortie est égale à celle de l'arbre d'entrée.
Dans tous les cas, il faut toutefois qu'à'l'arrêt il reste dans l'embrayage une quantité d'eau telle que le milieu aimantable ne rouille pratiquement pas, même en cas d'arrêt prolongé. quand on le maintient sous l'eau.
Dans de nombreux embrayages et freins,, il suffit pleinement d'un simple remplissage du carter étan- che par de l'eau (joint d'arbre par des bagues élastiques), car on met à profit pour le refroidissement, ainsi que cela a, été décrit ci-dessus, le phénomène très efficace
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de l'évaporation. Lorsque le démarrage difficile est terminé, la vapeur se condense de nouveau en eau. Dans le cas où la vapeur s'échappe, c'est-à-dire où il se produit des pertes d'eau, on peut combiner un refroi- dissement par circulation avec un refroidissement par de l'eau fraîche, et travailler par ce moyen avec une quantité d'eau fraîche sensiblement moindre.