Dispositif d'accouplement hydraulique. La présente invention a pour objet un @dis- positif -d'accouplement hydraulique du type cinétique.
Il est connu de régler le degré de rem plissage d'un accouplement hydraulique en prévoyant des aubes à l'extérieur de l'enve loppe rotative, de manière à forcer le liquide qui a été rejeté du circuit hydaulique de l'accouplement, radialement vers l'extérieur par -la force centrifuge, clans un récipient se trouvant au-dessus de l'accouplement, le li quide pouvant couler,de -ce récipient, par gra- @,ité, en revenant dans -le circuit hydraulique.
Ces dispositifs ont utilisé l'énergie cinétique du liquide qui se trouve à l'intérieur de l'ac couplement, pour transporter le liquide vers la chambre de travail et à partir de cette chambre. Cependant, ces @dispositifs nécessi tent des enveloppes figes disposées autour des accouplements et -des aubes, -de telle sorte que le refroidissement des accouplements est em pêché et il est nécessaire de prévoir habituel lement un appareil de refroidissement indé- pendant. Cet appareil de refroidissement est toujours compliqué et coûteux.
Il -est désirable, dans bien des buts, -d'em ployer un récipient élevé pour avoir la hau teur nécessaire de liquide et le procédé men tionné ci-dessus de transport :du liquide en traîne une grande consommation d'énergie, du fait de la grande résistance par frottement provenant des grandes surfaces en contact. avec le liquide :se déplaçant à grande vitesse périphérique.
Le but de la présente invention est de prévoir, pour le remplissage et pour le vidag(# du circuit de travail -d'un accouplement hy draulique, à n'importe quel degré désiré, des moyens qui ne présentent pas les désavanta ges mentionnés ci-dessus.
Les moyens selon la présente invention permettent en particulier à la surface supé rieure de l'accouplement lui-même de tour ner en contact avec l'air, en produisant ainsi un refroidissement automatique effec tif. Le dispositf selon 'la présente invention est caractérisé par un organe de transfert placé à l'intérieur d'une partie tournante de l'accouplement, cet organe de transfert étant susceptible d'agir sur le liquide de l'accou plement et employant l'énergie de la force vive de ce liquide, pour le retirer -du circuit actif -de d'accouplement, et par cela réduire la quantité de liquide contenu à son inté rieur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes -d'exécution de l'ob jet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe en élévation d'un accouplement .du type Fôttinger alimenté en liquide au moyen,du -dispositif qui fait l'ob jet .de l'invention, les conduites reliant l'ac couplement à une chambre-réservoir exté rieure, cette chambre -elle-même n'étant pais représentée, tandis que les fig. 3 et 4 mon trent schématiquement le dispositif général de la -machine menante,- l'accouplement, la machine menée et les conduites allant de l'accouplement au réservoir qui il'alimente en liquide,
par l'effet d'une pression dans le cas de la fig. 3 et par -l'effet de la gravité dans le cas de la fig. 4; La fig. 2 est une vue en bout, certaines parties de l'accouplement étant supposées en -levées; La fig. 5 est une vue de détail, en coupe et élévation, d'une autre forme d'exécution;
La fig. 6 est une vue de bout d'une par tie du mécanisme représentée à la fig. 5, et La fie. 7 -est une coupe en élévation d'une troisième forme d'exécution.
En se référant aux fig. 1 et 2, 1 est un arbre -de moteur (au autre arbre menant), sur lequel est claveté un manchon 2 sur le quel est boulonné à son tour le rotor menant 3 -de l'accouplement. Sur ce dernier sont bou lonnées la chemise intérieure 5 et la chemise extérieure 6, toutes 'les- deux tournant avec l'arbre menant 1. Les boulons ne sont pas fi gurés. Le rotor mené 7 de l'accouplement est fixé par des vis 8 sur un manchon 9 portant un rebord et claveté sur l'arbre mené 10.
Entre les chemises 5, 6 se trouve formé un espace 11 qui peut être désigné par cham bre d'évacuation et dans lequel se trouve le tube fixe d'évacuation 12 qui constitue la pièce -de "transfert" qui sert à évacuer le 'li quide de-l'accouplement.
Ce tube est monté dans un manchon 13 fixe entourant le manchon 9 et boulonné sur le chapeau d'extrémité 14. Le tube 12 com munique à son extrémité inférieure avec des conduits 15 pratiqués dans le manchon 18 et qui, à la partie extérieure du manchon sont connectés avec une conduite de décharge 16 montée dans le manchon. Sur la face -du man chon 13 .opposée aux conduits 15. est percé un canal 17 qui, à son extrémité extérieure, communique avec une tubulure 18, montée dans le manchon, et par son extrémité interne avec des canaux 19 établissant une communi cation entre la conduite d'alimentation 18 et la chambre de travail de l'accouplement.
En tre l'extrémité extérieure du manchon 9 et le chapeau 14 est un anneau -de butée 20 qui tourne avec le manchon 9 par .rapport au cha peau 14, -en formant organe d'étanchéité et entre l'angle interne du carter extérieur 6 et le manchon 13 .est un anneau de butée ana logue 21 formant aussi organe d'étanchéité. Un ressort spirale 22 entre les extrémités in ternes des axes 1 et 10, avec une rondelle 23 et une bille interposée, sert à rendre étanche les anneaux de butée lorsqu'il n'y a pas de poussée hydraulique tendant à écarter l'au- bage moteur et le rotor l'un de l'autre, c'est à-dire lorsque l'accouplement est arrêté.
Un ou plusieurs canaux 35 sont prévus pour re lier la chambre d'évacuation 11 avec la chambre de travail. Ces canaux sont régla bles au moy .en des doigts ou pointeaux 36; les canaux 35 pourraient aussi être ouverts ou fermés à volonté par un mécanisme à soupa pes agissant, par exemple, à travers le man chon 13, pendant la rotation de l'accouple ment.
En se reportant à la fig. 3, -on voit en 25 la machine menante (gui peut, par exem ple, être un moteur électrique) accouplée à une machine menée 26 par un accouplement hydraulique 27 du genre ide celui ,de la fig. 1, la tubulure .d'évacuation est ralliée travers le tube @de -décharge 28, au réservoir 29, dans lequel la pression peut être élevée avant la mise en marche au moyen de la pompe à main 29A ou au moyen d'autres, dispositifs convenables.
La pression est maintenue ensuite auto matiquement à une valeur qui dépend des circonstances.
Un clapet de retenue 30 peut être prévu dans le tube 28, si -on le désire, et ]l'extrémité la plus basse du tube 28 peut déboucher au- dessous de la surface -du liquide dans le ré servoir 29, de sorte que le vidage .de l'accou plement puisse être facilité par un effet @de syphon. Le réservoir 29 est muni, pour \l'ali- mention de l'accouplement, d'une conduite 31 qui est reliée sur l'accouplement avec la tu bulure 18 (fig. 1).
Dans @la -conduite d'ali mentation 31 est une soupape de commande -de la vitesse 32 qui peut, si on le désire, être disposée à une certaine distance -de @la ma chine. Une soupape -de détente 33 peut être placée sur la conduite d'alimentation 31 pour maintenir une pression constante sur la sou pape de commande 32, ou bien le réservoir peut être muni dans le .même but d'une sou pape à air 33A, réglée à la pression convena ble.
Un clapet -de décharge 34 ouvert par un ressort ou par un poids est disposé dans le réservoir 29 pour faire baisser la pression quand la machine est arrêtée. Ce clapet de décharge peut être fermé quand 'l'accouple- ment est mis en marche, par un éleGtro- aimant relié au circuit .du moteur 25 ou par la pression dans la conduite @de .décharge 28 ou par tout autre moyen convenable.
Le fonctionnement,dudispositif (fig. 1 à 3) est le suivant: Quand l'aubage moteur 3 tourne, le li quide passe constamment suivant une loi prédéterminée, de 1a chambre de travail à la chambre,d'évacuation 11, entre '1'aubage mo teur et -le rotor à travers les canaux 35 et, par suite, de son choc contre l'extrémité ou- verte du tubed'évacuation 12, il est évacué à travers le tube de décharge 28 dans le ré servoir 29..
Cette perte de liquide par l'accouple ment, qui est peu importante, est continuel lement compensée par la conduite d'alimen tation 31.
A titre -d'exemple, avec les rotors tour nant à pleine vitesse, la chambre de travail étant pleine, le régime de perte correspon- ,dant à la pression centrifuge et à l'aire ef fective d'ouverture -des canaux 35 de com munication dépendant de la position des pointeaux 36 a été trouvé égal à 45 litres par minute. Aussi longtemps que la soupape de commande 32 est ouverte en grand, cette perte est telle que @la chambre de travail reste pleine.
En supposant alors que la soupape de commande :soit partiellement fermée, de sorte que le régime du remplissage soit de 35 li tres par .minute, la ,chambre de travail com mence à se vider et la vitesse de l'arbre mené tombe, par suite @de l'augmentation @du glissement entre 1'aubage moteur 3 et le ro tor 7. A mesure que la chambre de travail se vide, la pression centrifuge dans les ca- naux,de communication 35 tombe, avec pour résultat de faire décroître dans la chambre d'évacuation le régime ide la "perte".
Un point est rapidement atteint pour lequel 'le ré gime de perte équilibre 1e régime d'alimenta tion, à savoir 35 litres par minute dans l'exemple chiffré ci-dessus; le dispositif est alors stable à 7a vitesse réduite correspon dant au degré de remplissage de la chambre ,de travail et à 'la puissance transmise.
De façon analogue, si la position de la soupape de commande permet l'introduction ,de 25 litres par minute, l'accouplement se vide -à nouveau, jusqu'à ce que le régime de perte arrive .à -équilibrer le régime de rem plissage; la machine menée tournera alors à ce moment de façon stable à une nouvelle vi tesse réduite.
Dans les as où i7 est essentiel que la vi tesse change rapidement lorsque la position de @la soupape de commande varie, il est né cessaire que les canaux de communication aient une surface relativement grande, tan dis qu'en d'autres circonstances où une du rée, par exemple de 25-30 secondes, n'a pas d'importance, les canaux de communication peuvent être petits.
Il doit être mentionné que le tube d'éva cuation prend et transporte une certaine quantité d'air et d'huile et -d'autres liquides, dans le réservoir avec le résultat pratique que l'air entraîné ;sert à maintenir @la pres sion- au-dessus du liquide dans le réservoir. On a constaté qu'il était possible d'augmen ter considérablement l'entraînement de ,l'air en prévoyant à l'intérieur de la chambre 11 au voisinage de l'extrémité ouverte .du tube d'évacuation 12 des ailettes convenablement établies ou des passages étranglés- qui font subir au volume du liquide et d'air une ra pide succession de chocs contre l'extrémité ouverte du tube.
On a constaté -que la pression qui peut être développée ainsi dans le tube de dé charge est suffisamment élevée pour toutes les exigences du fonctionnement normal. La pression dans le réservoir est en effet très faible pendant la marche (par exemple -de 'l'ordre de quelques centaines de grammes par centimètre carré). La puissance consom mée due à la résistance -du -liquide contre l'extrémité du tube d'évacuation est de ce fait négligeable.
Des canaux convenables, de décompression ou des soupapes peuvent être prévus dans le carter de l'accouplement pour aider à l'éva cuation de l'air au moment du remplissage, mais ils ne sont, pas figurés au dessin.
Puisque la régulation de la vitesse est obtenue en faisant varier le glissement, il est visible qu'une réduction -de vitesse est accom pagnée par une chute de rendement, avec une élévation -de température correspondante du liquide.
L'effet -de refroidissement dû à la rota tion de d'aubage moteur en contact avec l'air extérieur a été trouvé satisfaisant dans la plupart des cas, mais il peut "être augmenté en ajoutant des ailettes de refroidissement. Si on le désire, pour un fonctionnement de longue,durée sous forte puissance,. et glisse ment élevé, l'accouplement peut être disposé dans un .carter étanche et être refroidi par de l'eau. Dans certains cas, l'arbre mené peut être relié à l'élément portant les chemises in ternes et externes 5 et 6, le moteur .étant re lié à l'autre élément.
Dans ce dispositif, le refroidissement est moins efficace quand la vitesse de l'arbre mené tombe, mais par ail leurs la vitesse -de réglage est améliorée puis que @la réduction du régime d'écoulement à travers les orifices de décharge 35 est af fectée à la fois par la réduction de ,la pres sion centrifuge due au vidage de la .chambre de travail et par la réduction de la pression centrifuge due à 1a chute de la vitesse -de l'arbre mené. Dans la plupart des cas, il est néanmoins préférabe que -le rotor menant et la chambre d'évacuation notent connectés à ,l'arbre menant.
Dans la variante représentée à la fig. 4, i1 est prévu un réservoir 37 fonctionnant par gravité. Le tube de décharge 28 de l'accou plement est disposé de façon à déboucher dans 1e haut -du réservoir 37, tandis .que la conduite d'alimentation 31 a son embouchure normalement à niveau avec la surface du li quide, à peu prés à mi-hauteur du réser voir 37. Dans .le réservoir B est suspendu un poids mobile 38 dont la hauteur -est réglable au moyen -du levier 39.
Si 1e poids 38 est soulevé par l'abaissement du levier 39, le niveau d a liquide dans le réservoir descend au-dessous de la sortie de la conduite 31, ce qui coupe ,l'alimentation de l'accouplement, pendant ce temps la décharge à travers de la conduite 28 continue de sorte que l'accouplement se vide -et que 1e réservoir se remplit, jusqu'à ce que le liquide monte et coule par la conduite d'alimentation équilibrant alors le régime de la perte, de sorte qu'aucune réduc tion nouvelle de la vitesse de rotation ne peut avoir lieu. Un résultat analogue peut être obtenu à volonté par le soulèvement ou l'abaissement de 'l'extrémité -de la conduite d'alimentation 31, au lieu de par le d6pla- cernent du poids mobile 38 pour l'amener clans -différentes positions.
Dans la forme d'exécution représentée à peu près schématiquement à la fig. 5, le car ter 6 est relié à l'arbre menant 1, le rotor menant 3 ayant un. rebord 40 sur lequel est boulonné l'épaulement 41, du carter 6, au moyen d'écrous et de boulons. La pièce 42 qui constitue le réservoir est reliée à<B>-la</B> pièce 3 par des moyens qui ne sont pas représentés. Le rotor 7 est relié à l'arbre mené 10.
Dans l'espace 11 entre le rotor menant 3 et<B>la</B> car ter 6 est-disposée une pièce de transfert 43 à laquelle le manchon 44 est relié -de façon cou lissante au moyen,de tenons. Le manchon 44 qui est libre de tourner sur l'arbre mené 10 est muni ,d'un rebord 45.
L'extrémité interne du manchon 44 porte contre le tiroir 46 qui est poussé vers. la droite par un ressort 47. En marche nor male, les pièces 44, 46, 47 -et 42 tournent avec le -carter 6, le rotor menant 3 et l'arbre menant 1.
Le rotor menant est relié au réservoir 42 par les canaux 48. Par le déplacement du tiroir 46 vers la gauche, parl'abaissement de la pédale 49, les canaux 48 peuvent être fer més.
La fig. 6 est un schéma de l'élément de transfert 43, elle montre les aubes incur vées 50 dont il est muni, mais le nombre -de ces aubes et leur forme peuvent être modifiés suivant les nécessités.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant: A @la mise -en marche, les espaces exté rieurs à la chambre-réservoir 42 étant rem plis d'huile, la puissance est transmise avec le minimum de glissement entre l'arbre me nant 1 et l'arbre mené 10, au travers,de l'ac couplement hydraùlique, entre l'aubage mo teur 3 et le rotor 7. Une certaine .quantité ,de liquide qui tend à passer à kchambre 42 s'é coule radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de l'arbre, par les canaux 48.
L'.élément de transfert 43 est entraîné par l'aubage moteur, par entraînement du li quide à l'intérieur de t'espace 11, le sens de la rotation étant indiqué par la flèche de la fig. 6.
Quand on désire débrayer, la pédale 49 est abaissée, ce qui déplace la surface exté rieure du rebord 45 en forme de cône jusqu'à la mettre en contact avec la pièce fixée 51. La pièce de transfert 43 qui est reliée avec le manchon 44 par des tenons est, par ce mou vement, arrêtée et le liquide de l'espace 11 est projeté (dans la direction de la flèche de la fig. 6) sur les aubes 50 -de l'élément de transfert 43, et est refoulé à travers les ou vertures 52 dans le réservoir 42. Par l'abais sement de la pédale 49, la soupape 46 est déplacée vers -la gauche, ce qui ferme les ca naux 48 et le liquide envoyé dans le réser voir 42 ne peut plus s'en échapper.
Le liquide dans la chambre de travail, entre les pièces .3 ,et 7, passe alors par les canaux 53 dans l'es pace 11 et est contraint de passer par les cu bages fixes de l'élément de transfert 43 dans le réservoir 42 jusqu'à ce que le liquide de l'accouplement soit en entier passé dans le réservoir.
Il est clair que par une légère pression sur la pédale 49, le degré de remplissage de la chambre de travail et, par conséquent, le glissement peut être réglé à volonté. Quand la pédale est relevée, le liquide est poussé par la force centrifuge à travers les canaux 48 dans la chambre de travail et l'élément de transfert est à nouveau libre de tourner avec le rotor menant. Le glissement est amené à nouveau<B>à</B> sa faible valeur initiale.
Dans une variante analogue à la fig. 5, la soupape 46 et les canaux 48 peuvent être supprimés, et la section de l'ouverture 52 augmentée jusqu'à avoir un diamètre égal à celui de la chambre-réservoir 42.
Dans ces conditions, l'abaissement de :a pédale 49 a pour effet d'arrêter la rotation de l'élément de transfert 43, comme on l'a dé crit, ce qui a pour résultat que le liquide passe dans la chambre-réservoir 42 et y reste aussi longtemps que 43 est arrêté, par la pression du liquide extrait .de la chambre 11.
Lorsqu'on libère la pièce 43, le liquide de la chambre-réservoir est libre de retourner à la chambre de travail- par la chambre 11 et les canaux 53.
Comme dans la construction @de fig. 5, la chambre de travail qui est autour de -la chambre-réservoir a -un diamètre considéra ble, il peut être préféré d'utiliser un liquide de grande densité, par exemple,du mercure, dans le but,de réduire les -dimensions de la machine.
Dans 1e dispositif représenté schémati quement à la fig. 7, l'élément,de transfert 43 est disposé dans -l'espace 11 entre<B>-le</B> rotor 7 et le carter 6. Cet élément de transfert est muni d'aubes comme sur -la fig. 6. Une chambre-réservoir 54 est fixée sur le carter 6 et dans cette chambre 54 se trouve un se cond élément -de transfert 55 également pourvu d'aubes.
L'élément 43 est fixé sur un manchon 58 qui peut tourner autour de l'arbre 10, tan dis que l'élément 55 est monté sur un man chon 59 -qui peut tourner sur le manchon 58. Le .manchon ,58 est muni à son :extrémité ex térieure d'un rebord ou d'une bride 56 et le manchon 59 est muni d'une bride analogue 57. Des moyens -convenables qui ne sont pas figurés ont été prévus pour freiner chacune des brides 56 et 57 d'une façon indépendante.
En fonctionnement, en supposant que l'arbre 1 mène l'arbre 10 au moyen .de Vac- couplement hydraulique du rotor menant et du rotor mené 7, la chambre de travail de l'accouplement étant remplie de liquide, les éléments 43 et 55 tournent avec l'arbre 10, puisqu'ils sont libres de le faire et la cham bre de travail reste pleine.
Si maintenant on désire vider la chairibre de travail, le frein est appliqué sur la bride 56 et ralentit ou arrête la rotation de 'l'élé ment de transfert 43. Le liquide dans l'es pace 11 étant projeté contre les aubes ;de l'élément 43 est poussé par les aubes à tra vers l'espace, 60 dans la chambre de réser voir 54. Quand le glissement désiré est at teint, on desserre le frein de la bride 56, Vac- couplement continue alors à tourner avec un degré constant de remplissage réduit.
Quand on désire augmenter le remplissage et diminuer ainsi le glissement, le frein est ap pliqué sur la bride 57, ce qui ralentit ou ar rête la rotation -de l'élément 55, les aubes de cet élément ayant une forme telle que -la li quide projeté contre elles soit forcé de passer à travers l'espace 60 en retournant dans la chambre .de travail.
Il est clair que dans les dispositifs décrits, l'énergie -de force vive du liquide à l'inté rieur de l'accouplement est utilisée pour faire passer le liquide dans la chambre @de travail ou pour .l'en retirer. Dans le dispositif,de la fig. 4, par ,exemple, l'énergie de. la force vive sert à déplacer le liquide de la chambre de travail de l'accouplement 27 et à l'envoyer dans le réservoir 37.
Le.liquide du réservoir 37 a une énergie potentielle -qui provient de l'énergie -de la force vive et cette énergie po tentielle sert à fournir le liquide à l'accou plement 27.
En somme, dans les exemples de réalisa tion de l'invention ci-dessus décrits, l'éner gie de la force vive qui est utilisée pour en voyer le liquide à -la chambre de travail ou l'en .extraire provient du mouvement de ro tation du liquide autour de l'axe de ,l'arbre. Il -est clair que si on le désire, le mouvement. de .circulation du liquide pourrait être utilisé dans ce but.
L'accouplement suivant. l'invention a été décrit dans ses applications aux mécanismes de transmission comme accouplement propre mentdit; il peut évidemment aussi servir de frein. Par exemple dans ce cas dans le dispo sitif de la fig. 4, l'élément 25 représenterait le mécanisme à freiner, tandis que l'arbre 10 serait fixe.
Si, dans ces conditions, l'accou plement 27 est vide, aucun effet -de freinage ne peut être exercé sur le mécanisme 25 et si le degré de remplissage est augmenté par le soulèvement du levier 39, l'effet -de frei nage augmente jusqu'à ce que la chambre de travail de l'accouplement soit pleine, l'effet de freinage étant alors maximum. Une action analogue peut être obtenue avec les disposi tifs représentés aux autres figures.