CH251987A - Moteur hydraulique rotatif du type axial à hélice pour pression et vitesse spécifique élevées. - Google Patents

Description

Moteur hydraulique rotatif du type axial ä helice pour pression et vitesse specifique elevees. La principale difficulté rencontrée dans la construction d'un moteur hydraulique ro- tatif du type axial ä helice, destiné ä satis- faire simultanement aux deux conditions de fonetionnement suivantes: 1 Vitesse spécifique élevée; 2 Haute Pression de service; a trait ä la suppression des effets dangereux du phénomène bien connu de la cavitation, que l'on ne peut éliminer qu'en faisant fonc- tionner ce möteur avec une forte contre- pression d'aspiration, ce qui revient ä le noyer profondément dans le niveau aval. Cette circonstance a le Brand inconvénient de provoquer un renchérissement notable de l'installation et augmente en plus, sensible- ment, les frais d'exploitation.

Dans le eas d'un tel moteur uruni de Aales orientables, il se présente en outre un autre inconvénient résidant dans les dimensions très Brandes que Von doit alors donner au moyeu de la roue, afin de pouvoir y loger les attaches, respectivement les mecanismes de commande des Aales, en nombre toujours élevé, et ceci du fait que, jusqu'ä présent, an plaçait les axes de toutes les Aales dans un même plan perpendiculaire ä laxe de rotation de la roue. Il résulte de cette circonstance une augmentation notable des dimensions générales à donner ä la machine recevant cette roue.

De plus, Ges constructions conduisent à l'emploi inevitable de matériaux coûteux, ä earacteristiques technologiques très poussées à cause des contraintes élevées qui y règnent, dues principalement au manque de place dann le moyeu et aussi ä la vitesse d'emballement élevée du moteur.

La présente invention a pour objet un mo- teur hydraulique rotatif du type axial ä hélice pour Pression et vitesse spécifique éle- vées remédiant ä Ges inconvénients et présen- tant en même temps, de plus, 1'avantage de permettre l'extension du champ d'application d'un tel moteur.

Le moteur selon l'invention est caracté- risé en ce que les Aales portées par sa roue forment au moins deux couronnes coaxiales successives adjacentes, et en ce qu'aucun organe redresseur n'est interposé entre Ges couronnes, le tout étant disposé de manière que le liquide moteur ne subit aucune modi- fication sensible de ses caractéristiques de pression et vitesses, en Passant dune couronne ä l'autre.

Le moteur selon l'invention présente au point de vue constructif ainsi qu'au point de vue de son fonctionnement les avantages sui- vants, en particulier: La réduction de la différence de Pression actionnant chaque couronne de Aales, plus spécialement Gelle soumise ä la Pression d'as- piration, permet de diminuer sensiblement la contre-pression necessaire au fonctionnement saus cavitation du moteur, ce qiv- ressort clairement de Papplication de la formule bien connue relative au coefficient de cavita- tion ast:

où Z = Nombre de couronnes. Hb = Aspi ration barométrique. Hst = Aspiration sta- tique # 0. H = Differente de Pression agis- sant sur la reue. H : Z Sera approximative- ment la differente de Pression agissant sur une couronne de Aales.

La réduction de la differente de Pression actionnant chaque couronne de Aales en augmente sa vitesse spécifique propre, ce que montre aussi la formule suivante:

où: n = Nombre de t/m du moteur. nsz = Nombre de tours spécifiques de chaque couronne. ns = Nombre de tours spécifiques du moteur. N = Puissance en CV du moteur. H = Differente de Pression actionnant la reue motrice. Z = Nombre de couronnes de Aales.

Cette augmentation de vitesse spécifique propre ä chaque couronne du moteur, facilite en partitulier la construction de Aales ayant le Profil en section le mieux adapté aux con- ditions hydrauliques de circulation du liquide moteur dans toutes leurs Parties.

D'autre Part, la réduction de la diffe rente de Pression agissant sur chaque cou- ronne de Aales fournit le moyen de diminuer le nombre des pales de chaque couronne, per- mettant ainsi une réduction simultanée des dimensions du moyeu de la reue et du dia- mètre extérieur de celle-ei. Il est possible, en conséquence, d'arriver ä une réduction des dimensions génerales du moteur.

La réduction de ladite differente de Pres sion permet, en outre, dans le cas de Aales orientables, d'arriver ä une reduction du tra- vail de réglage nécessaire ä la man#uvre des Aales et aussi d'obtenir une diminution nota- ble de la vitesse d'emballement du moteur. Elle peut ainsi justifier, dann certains cas, l'emploi de matériaux meins coûteux pour la construction des divers éléments de ja reue, notamment de ses Aales.

Le dessin représente, schématiquement et ä titre d'exemple, les roues de deux formes d'exécution du moteur hydraulique selon l'in- vention.

La fig. 1 est une vue en coupe de la reue de la Premiere forme d'exécution par le plan méridien I-I.

La fig. 2 est le developpement en plan dune coupe cylindrique II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une vue en coupe de la reue de la deuxième forme d'exécution par le plan meridien III-III.

La fig. 4 est le développement en plan dune coupe cylindrique IV-IV de la fig. 3. La fig. 5 est le développement en plan dune coupe cylindrique dune variante de la reue de la deuxieme forme d'exécution.

Dans les fig. 1 et 2, la reue 1 est munie de deux couronnes coaxiales successives adja- centes de Aales 2 et 3 traversées par le liquide moteur dans le sens representé par la flèche F; 4 est le moyeu unique de la reue faisant corps dune piece avec les Aales des deux cou- ronnes 2 et 3; 5 est l'ogive disposee dans le prolongement du moyeu 4, fixée ä celui-ei et tournant avec lui. 6 et B, 7 et 9 sont respetti- vement les arêtes d'entrée et de sortie des Aales formant les couronnes 2 et 3; 10 est l'intervalle compris entre les aretes 7 et B. Il pourrait aussi n'y avoir aucun intervalle entre les couronnes, et les arêtes 7 et 8 pour- raient meme se recouvrir respectivement, en prenant la Position inverse de celle represen- tée à la fig. 1.

Dans les diagrammes de vitesses repré- sentés sur la fig. 2, u, w, c sont respective- ment la vitesse périphérique de la Aale et les vitesses relatives et absolues du liquide F au droit de l'arête désignée par l'indice de reference correspondant; 6 et 7 caracterisent donc lest vitesses d'entree et respectivement de sortie sur les Aales de la couronne 2, 8 et 9 les vitesses correspondantes sur les Aales de la couranne 3. La Position angulaire relative des Aales des couronnes 2 et 3 est dAtermi- nee de t0110 fagon que les diagrammes de vi- tesses 7 et 8 soient sensiblement semblables, ce qui revient ä orienter los Aales de manière quo l'angle ss7 differe peu de l'angle ss8. Dann l'intervalle 10 séparant los arêtes 7 et 8, l'energie cedée ä la reue est sensiblement nulle, ce qui permet d'admettre quo C7 et C8 different peu en grandeur et en direction.

Dann los fix. 3, 4, los mêmes élements de la reue sont désignés par los mêmes signes de reférence. La reue 1 est munie de deux cou- ronnes coaxiales successives adjacentes de Aales orientables 2 et 3 portees respective- ment par deux moyeux distinets 4 et 4' assemblés entre eux. L'ogive 5, disposée dann c le prolongement du moyeu 4', est fixe et ne tourne Aas avec la reue; olle en est séparée par l'intervalle 13 et s'appuie nur le support fixe 16. Los Aales des eouronnes 2 et 3 sont munies des tourillons 11 et 12 autour des- quels olles peuvent pivoter de l'angle 992, res- pectivement #3; ces angles peuvent être égaux ou differents. Les rotations #2 et #3 sont commandées par deux mécanismes de ré- glage nun representés, logen respectivement dann los moyeux 4 et 4' et actionnant l'un los tourillons 11 et l'autre los tourillons 12; los Aales des couronnes 2 et 3 transmettent leur force centrifuge ä leurs moyeux 4 et 4' en s'appuyant sur los butees 14 et 15. Un intervalle 10 sépare los deux couronnes de Aales 2 et 3. Cet intervalle pourrait aussi, par l'effet de la rotation des Aales, devenir nul; los arêtes 7 et 8 pourraient meme se recou- vrir en prenant respectivement la Position inverse de celle representee ä la fix. 3.

Lage de rotation du tourillon 11 de cha- que Aale de la couronne 2 se trouve dann un plan méridien contenant l'axe de rotation du tourillon 12 dune Aale de la couronne 3. Dann la variante de la fix. 5, los deux cou- ronnes de Aales 2 et 3 sont décalées de telle façon quo l'age de rotation du tourillon de chacune des Aales de l'une des couronnes se trouve dann un plan méridien distinet de ceux dann lesquels se trouvent los axes de rotation des tourillons des Aales de l'autre couronne.

Sachant quo l'on peut seit par l'etablisse- ment dun diagramme de fonetionnement, seit par des essais en laboratoire, déterminer ä l'avance la Position relative ä attribuer aux Aales de ehaque couronne, an pourrait, dann une forme d'exkution du moteur, donner aux Aales d'au meins une couronne une Posi tion fixe, nun ajustable, los Aales de cette couronne faisant corps avec le moyeu de la reue, ou bien munter ces Aales nur le moyeu de façon quo Fon puisse faire légèrement va- rier l'orientation de ces Aales par rapport ä la reue, mais ceci seulement ä l'arret de la reue. Dann ce eas, los Aales de l'autre des deux couronnes pourraient etre montées de façon quo l'on puisse faire varier leur orien- tation par rapport ä la reue ä tous los régimes de service au moyen d'un mécanisme de ré- glage aetionné seit ä la main, seit automati- quement.

Dann le moteur représenté par los fix. 3 et 4, los deux mécanismes de réglage com- mandant la variation da l'orientation des Aales pourraient être identiques ou différer l'un de l'autre. Ils pourraient être actionnés à la main ou automatiquement.

Ces deux mécanismes pourraient etre actionnés de façon ä commander simultane- ment la variation de l'orientation des Aales des deux couronnes. Dann une variante, an pourrait disposer un mecanisme de réglage unique commandant simultanement los Aales des deux couronnes.

Los deux mécanismes de reglage pour- raient aussi eire actionnés de façon ä com- mander successivement los deux couronnes, los Aales de la couronne aval 3 pouvant être, par exemple, commandées un certain temps avant celles de la couronne d'amont 2.

Le dispositif d'actionnement des meca- nismes de réglage pourrait etre, dans ce cas, réalisé par un servo-moteur faisant Corps avec l'arbre du moteur, comprenant deux pistons dont 1'un serait relie aux Aales de la couronne aval par 1e moyen dune tigo et Pautre aux Aales de la couronne amont par un tube en- tourant la tige precit6e, los deux logen: dann un treu fore dann Parbre du moteur. L'huile sous Pression introduite entre los deux pistons par le regulateur du moteur ferait mouvoir d'abord le piston actionnant los Aales de la couronne aval, en appliquant l'autre piston Sur son siege aval; le mouvement de la tige du Premier piston découvrirait ä un certain point de sa coürse des ouvertures mettant en communication los deux fäces du piston actionnant los Aales de la couronne amont; celui-ei pourrait alors se mettre en mouve- ment et suivre l'autre piston ä la même vi- tesse jusqu'à la fin de la course déterminée par une butee plack dans le cylindre du servo-moteur.

Les Aales des deux couronnes pourraient avoir des Profils identiques ou différents dans leur forme; ces Aales pourraient être en nom- bre egal ou different sur los deux couronnes. La reue des fig. 3 et 4 pourrait aussi pré- senter un moyeu unique commun ä toutes los couronnes de Aales, ce moyeu contenant los attaches des Aales et leurs mécanismes de commande.

Claims (18)

1. REVENDICATION Moteur hydraulique rotatif du type axial à helice pour Pression et vitesse spécifique élevées, caracterise en ce quo los Aales por- tées par sa reue forment au meins deux cou- ronnes coaxiales successives adjacentes et en ce qu'aucun Organe redresseur n'est inter- posé entre ces couronnes, le tout étant disposé de maniére quo le liquide moteur ne subit aucune modification sensible de ses caracte- ristiques de Pression et vitesses, en Passant d'uue eouronne ä l'autre. SOUS-REVENDICATIONS 1. Moteur selon la revendication, carac- térisé en ce que los Aales dune couronne au meins de sa reue sont fixes par rapport ä cette reue.
2. 2. Moteur selon la revendication, earacté- risé en ce quo los Aales dune couronne au meins de sa reue sont montées Sur son moyeu de tolle façon quo l'on puisse faire varier l'orientation de ces Aales par rapport ä la reue, mais ceci seulement ä l'arrêt de cette reue.
3. 3. Moteur selon la revendication, carac- térisé en ce quo los Aales dune couronne au meins de sa reue sont montées Sur son moyeu de tolle fagon quo l'on puisse faire varier l'orientation de ces Aales par rapport ä la reue, au moyen dun mécanisme de réglage, ä tous los regimes de Service.
4. 4. Moteur Selen la revendication et la sous-revendication 3, dann lequel los Aales des deux couronnes sont montées de façon que l'on puisse faire varier leur orientation par rapport ä la reue, caractérise en ce quo la variation de l'orientation des Aales de cha- cune des couronnes est commandée par un mecanisme de réglage actionné ä la main.
5. 5. Moteur selon la revendication et la sous-revendication 3, dann lequel los Aales des deux couronnes sont montées de façon quo l'on puisse faire varier leur orientation par rapport ä la reue, caractérise en ce quo la va- riation de l'orientation des Aales de chacune des couronnes est commandée par un méca- nisme de reglage actionné automatiquement.
6. 6. Moteur selon la revendication et la sous-revendication 3, dans lequel los Aales des deux couronnes sont montees de façon quo l'on puisse faire varier leur orientation par rapport ä la reue, caractérisé par un méca- nisme de reglage unique commandant la va- riation de l'orientation des Aales des deux couronnes.
7. 7. Moteur selon la revendication et la sous-revendication 3, dann lequel los Aales des deux couronnes sont montées de façon quo l'on puisse faire varier leur orientation par rapport ä la reue, caracterisé par deux méca- nismes de reglage identiques, dopt chacun commande la variation de l'orientation des Aales de l'une des couronnes. B.
8. Möteur selon la revendication et la sous-revendication 3, dass lequel los Aales des deux couronnes sont montees de façon quo l'on puisse faire varier leur orientation par rap- port ä la reue, caracterisg par deux m6canis- mes de reglage differents, dont chacun com mande la variation de 1'orientation des Aales de l'une des couronnes.
9. 9. Moteur selon la revendication et la sous-revendication 3, dans lequel los Aales des deux couronnes sont montées de façon que Fon puisse faire varier leur orientation par rapport ä la raue, caraetérisé par des mécanismes de réglage actionnés de maniere ä commander simultanément los Aales des deux couronnes.
10. 10. Moteur selon la revendication et la sous-revendication 3, dann lequel los Aales des deux couronnes sont montées de façon que l'on puisse faire varier leur orientation par rapport ä la raue, caracterisé par des mecanismes de réglage actionnés de manière quo los Aales dune des couronnes soient com- mandees avant los Aales de l'autre couronne.
11. 11. Moteur selon la revendication, carac- térisé en ce que los profils des Aales des deux couronnes de sa raue sont identiques Jans leur forme.
12. 12. Moteur selon la revendication, carac- terisé en ce que les profils des Aales des deux couronnes de sa raue sont diffèrents dans leur forme.
13. 13. Moteur selon la revendication, carac- térisé en ce que les deux couronnes de sa raue ont le meme nombre de Aales.
14. 14. Moteur selon la revendication, carac- térisé en ce que les deux couronnes de sa raue ont des nombres de Aales différents.
15. 15. Moteur selon la revendication et la sous-revendication 3, dans lequel los Aales des deux couronnes sont montées de façon quo l'on puisse faire varier leur orientation par rapport ä la raue, caractérisé en ce que los Aales presentent des tourillons, l'age de rotation du tourillon de chacune des Aales de Tune des couronnes se trouvant dans un plan meridien distinet de ceux dann lesquels se trouvent los axes de rotation des tourillons des Aales de l'autre couronne.
16. 16. Moteur selon la revendication et la sous-revendication 3, dans lequel los Aales des deux couronnes sont montées de façon quo l'on puisse faire varier leur orientation par rapport ä la raue, caractérisé en ce que los Aales présentent des tourillons, laxe de rotation du tourillon de chacune des Aales de l'une des couronnes se trouvant dans un plan méridien contenant également laxe de rota- tion du tourillon dune Aale de l'autre cou- ronne.
17. 17. Moteur selon la revendication, carac- térisé en ce que los Aales des deux couronnes de sa raue sont montees sur un moyeu unique.
18. 18. Moteur selon la revendication, carac- teris,e en ce que los Aales de chaque couronne de sa raue sont montees sur un moyeu dis- tinct, lequel est assemble avec Pautre moyeu.