Embrayage à<B>poudre</B> L'invention a pour objet un embrayage uti lisant comme élément de liaison et de transmis sion du couple entre un organe moteur et un or gane entraîné, une matière granuleuse ou pul vérulente appelée poudre dans la suite. Ces poudres peuvent être des matières minérales, telles que des métaux, ou des matières organi ques végétales ou synthétiques.
On sait que de tels embrayages sont desti nés à assurer un couplage progressif entre ces deux organes, l'embrayage glissant totalement au démarrage et le glissement se réduisant pro gressivement jusqu'à être nul.
On sait aussi que, pour conserver la poudre entre ces deux organes, l'un est creux (boîtier) et l'autre (rotor) est contenu dans le premier.
Dans de nombreux embrayages à poudre connus, l'entraînement de l'un des organes par l'autre est assuré essentiellement par la friction de ces deux organes sur une couche de poudre interposée, maintenue à la périphérie interne du boîtier par la force centrifuge. Ces embrayages ont l'inconvénient, soit de glisser sous les for tes puissances, soit, au contraire, de se coincer ou de se coller en fonctionnement, ce qui laisse la machine entraînée embrayée à l'arrêt. Dans ce dernier cas, la puissance transmise peut être considérable mais, outre le coincement à l'ar rêt, l'embrayage n'est ni régulier, ni progressif.
La présente invention a pour objet un em- brayage à poudre destiné à remédier à ces in convénients.
L'embrayage à poudre selon l'invention comprend un rotor enfermé dans un boîtier et, entre deux faces en regard de ces organes, au moins un espace de forme générale annulaire dans lequel est disposée une certaine quantité de poudre servant d'élément de liaison et de transmission de la puissance, et est caractérisé en ce que la face du rotor présente des saillies régulièrement espacées angulairement, dont au moins un des flancs forme rampe, saillies telles que la distance entre lesdites faces, le long de chaque rampe, diminue progressivement dans un des sens de rotation.
Lorsqu'on met en rotation l'organe moteur, la poudre, entraînée par contact, se répartit à la périphérie de l'espace annulaire et se trouve maintenue dans cette position par la force cen trifuge. Les rampes des saillies du rotor provo quent alors le glissement des couches de pou dre et le tassement de celles-ci dans les espaces où la distance entre les faces du rotor et du boîtier est la plus réduite. On obtient ainsi le coincement, dans ces parties rétrécies, d'autant d'amas de poudre qui se comportent alors comme des masses solides plus ou moins en forme de coins et qui solidarisent l'un avec l'autre, le rotor et le boîtier. Les saillies peuvent être de forme symétri que ou dissymétrique.
Lorsque l'embrayage est arrêté, les forces centrifuges qui maintiennent la cohésion des amas de poudre disparaissent. La stabilité des amas de poudre accumulés dans les parties ré trécies ne dépend plus alors que de la cohésion propre de cette poudre qui peut être très faible. De proche en proche, à l'arrêt, ces amas de poudre s'effondrent et cet effondrement est d'autant plus rapide que la surface de base des amas de poudre est plus faible en comparaison de leur hauteur.
En conséquence, il est avantageux de ré duire la surface de base des saillies, par exem ple en pratiquant dans celles-ci des rainures, ou bien de multiplier le nombre des saillies en ré duisant la surface.
En définitive, alors que le coincement de la poudre est, dans les embrayages connus, un in convénient que l'on a cherché à éviter de fa çon incertaine, dans les embrayages selon l'in vention, ce coincement, judicieusement limité, est organisé et utilisé avec profit.
Dans une forme d'exécution de l'invention, le rotor est constitué par un disque présentant des ondulations dont les creux et les reliefs sont orientés radialement.
Enfin, le rotor peut présenter des saillies dis posées suivant des cercles concentriques, les quelles délimitent avec le boîtier des zones con centriques dans lesquelles l'intervalle entre le boîtier et le rotor est rétréci.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, quelques formes d'exécution de l'invention. La fig. 1 est une coupe axiale d'un em brayage à poudre, suivant la ligne<I>1-I</I> de la fig. 2.
La fig. 2 est la coupe par II-11 de la fig. 1 de ce même embrayage.
La fig. 3 est une vue en perspective d'un ro tor.
Les fig. 4 et 5 sont des vues partielles dé veloppées de la périphérie de variantes de ro tors. La fi-. 6 représente partiellement en coupe axiale une variante d'embrayage à poudre à deux sens de marche.
Les fig. 7 et 8 sont des coupes schémati ques, en coupe perpendiculaire à l'axe, de deux embrayages à deux sens de marche.
La fig. 9 est une coupe axiale d'une variante. La fig. 10 est une coupe partielle par X-X de la fig. 9.
La fig. 11 est une coupe d'une autre va riante.
La fig. 12 est une coupe partielle par XII- XII de la fig. 11.
La fi-. 13 représente développée une partie de la périphérie du rotor de ce dernier em brayage.
La fig. 14 est une élévation d'un autre sec teur de rotor.
La fig. 15 est une coupe développée selon <I>X</I> V-XV de la fig. 14.
La fig. 16 est une coupe par XVI-XVI de la fig. 15.
La fig. 17 est une coupe analogue à celle de la fig. 15 d'une variante.
Les fig. 18 et 19 sont des demi-coupes, par l'axe de deux autres formes d'exécution. L'embrayage représenté sur les fig 1 et 2 comprend un boîtier cylindrique 1 muni d'un moyeu creux 2 destiné à son couplage sur un arbre. Ce boîtier est fermé par un couvercle 3 maintenu par des vis 4. A l'intérieur de ce boî tier et coaxialement à celui-ci, est placé un ro tor 5 dont la forme générale, comme on peut le voir sur la fig. 2, est celle d'une roue à ro chet. Ce rotor est calé sur un moyeu creux 6 destiné à être couplé à un second arbre que l'on désire, en fonctionnement normal, rendre pro gressivement solidaire du premier.
L'espace annulaire laissé libre à l'intérieur du boîtier par le rotor contient une certaine quan tité de poudre, par exemple de la poudre de fonte graphitée, destinée à solidariser en rota tion le boîtier et le rotor. Cette poudre peut être introduite à l'intérieur du boîtier par une ouver ture de remplissage 7. En l'absence de poudre, ces deux parties de l'embrayage peuvent tourner librement l'une par rapport à l'autre grâce à un roulement à billes 8 interposé entre elles. La poudre est empêchée de sortir du boîtier par des bagues de feutre 9, formant joint entre les deux parties de l'em brayage; une rondelle 10 en tôle empêche les grains de poudre de s'introduire dans le roule ment 8.
Le fonctionnement de l'embrayage qui vient d'être décrit est le suivant Si l'on suppose le boîtier 1 rendu solidaire d'un moteur et entraîné dans le sens de la flè che Fl, la poudre, contenue dans la chambre annulaire comprise entre ce boîtier et le rotor 5, est progressivement mise en rotation et tend à se répartir à la périphérie du boîtier en une couche d'épaisseur régulière. Etant donné la présence des rampes 11, formées par les flancs à faible inclinaison des dents du rotor, lequel est encore immobile, des amas de poudre se trouvent progressivement accumulés et coincés entre les sommets desdites rampes et la paroi intérieure du boîtier, dans les zones rétrécies 12 de la chambre annulaire.
A un certain moment, ces amas de poudre se trouvent fortement com primés et assurent l'entraînement du rotor par l'effort moteur transmis du boîtier.
Si le boîtier, tournant toujours dans le sens de la flèche FI, ralentit par rapport au rotor, ces amas de poudre se trouvent automatiquement décoincés et le rotor continue à tourner en roue libre. A l'arrêt, la force centrifuge ne mainte nant plus la poudre appliquée à la périphérie du boîtier, ces amas de poudre s'effondrent et les deux parties de l'embrayage sont désolidarisées. Pour favoriser cet effondrement, le rotor pré sente une rainure circulaire centrale 22 dont le fond est, de préférence, plus large que l'ou verture, de sorte qu'en fonctionnement, la pou dre ne peut s'y trouver comprimée. En fonction nement, la surface de base de chacun des amas de poudre est réduite par cette rainure et, à l'arrêt, la poudre peut s'y écouler.
On peut remarquer que le fonctionnement de cet embrayage est le même si le rotor cons titue la partie motrice et tourne, dans ce cas, dans le sens de la flèche F_ Après une certaine période de glissement, total puis partiel, les deux parties de l'embrayage sont solidarisées.
L'effet de coincement obtenu entre les faces périphériques du boîtier et du rotor peut avan tageusement être complété par un effet analogue entre les parois latérales de ces organes. Dans ce cas, comme le montre la fig. 3, chacune des dents 13 présente latéralement des faces obli ques 13a formant également rampes et fonc tionnant dans les mêmes conditions que les rampes 11. Le rotor présente, en outre, des trous 23 parallèles à l'axe, qui assurent la ré partition de la poudre en permettant son pas sage d'un côté à l'autre de ce rotor. Pour ac croître le coincement des amas de poudre, les parois en regard du boîtier et du rotor peuvent être rendues rugueuses par des procédés con nus, en particulier par métallisation.
Pour obtenir une bonne répartition de la poudre à la périphérie du boîtier, les dents du rotor peuvent présenter des moyens de guidage de la poudre qui assurent sa propagation cen trifuge, en même temps qu'ils répartissent cette poudre à la périphérie.
Parmi les moyens d'assurer l'amenée de la poudre à la périphérie du boîtier, on peut, en particulier, comme le montre la fig. 4, utiliser des rainures 14 creusées dans les faces latéra les des dents et des rainures 14' creusées dans le flanc moins incliné des dents et destinées à gui der la poudre vers le sommet de chacune de celles-ci.
Comme les rainures 22, ces rainures présen tent l'avantage complémentaire de partager la rampe au sommet de chaque dent, en petites surfaces sur chacune desquelles se forme un pe tit amas de poudre. Ainsi, dans la variante de la fig. 4, au lieu d'un amas unique sur tout le sommet de la dent, on obtient trois petits amas dont les bases 15 sont représentées par des sur faces pointillées. Ces amas ont une faible sur face de base par rapport à leur hauteur qui est le plus petit intervalle qui sépare le rotor du boîtier, si bien qu'à l'arrêt de l'embrayage, ils s'effondrent facilement.
Le même résultat peut être obtenu, comme le montre la fig. 5, en utilisant des dents 13 dont le sommet est en ligne brisée. Dans ce cas, les amas se forment sur les parties saillan tes des dents et ont pour base les triangles 15'.
Comme le montre la fig. 6, on peut caler sur un même moyeu 6 deux rotors 5a et 5b, en forme de roues à rochet dont les dents sont orientées en des sens opposés et présentent cha cune des rainures 22a et 22b. On peut ainsi transmettre indifféremment au boîtier 1 un mouvement de rotation dans un sens ou dans l'autre à partir du moyeu 6 ou, inversement, à partir du boîtier 1 fonctionnant comme organe moteur, entraîner indifféremment, dans un sens ou dans l'autre, le moyeu 6 et donc le rotor.
Dans le cas où les dents des rotors 5a et 5b ne comportent pas de rampes sur leurs faces latérales, le boîtier 1 n'a pas besoin d'être com partimenté. Au contraire, si, comme représenté sur la fig. 6, les dents présentent des rampes la térales, le boîtier comprend à l'intérieur une cloison de séparation 16 afin de neutraliser les poussées axiales provoquées par ces rampes la térales.
Pour obtenir un embrayage susceptible d'être opérant dans les deux sens de rotation, on peut également, comme le montrent les fig. 7 et 8, utiliser un rotor et un boîtier unique.
Dans ce cas, le rotor 5 est pourvu à sa péri phérie de dents symétriques 20 dont les som mets délimitent, avec la face cylindrique du boîtier, des espaces rétrécis 21.
L'embrayage représenté sur les fig. 9 et 10 comprend un rotor 22, torique à sa périphérie 22a, enfermé dans un boîtier 23 de forme géné rale également torique. Le rotor 22 est solidaire d'un arbre menant ou mené 24, tandis que le boîtier est fixé à un arbre respectivement mené ou menant 25. Sur chaque côté de la périphé rie 22a du .rotor sont pratiquées des rainures 26 de section en arc de cercle, qui sont orien tées obliquement par rapport à l'axe de ce ro tor et qui se rencontrent deux à deux pour for mer une sorte de V. On obtient ainsi des saillies 27 dont les flancs sont égaux et ont un profil en arc de cercle.
Comme on peut le remarquer sur la fig. 9, la face périphérique interne du boîtier et la phériphérie du rotor présentent, en section axiale, des courbures telles que l'intervalle com- pris entre la périphérie du rotor et celle du boî tier augmente progressivement de chaque côté du plan de symétrie commun à ce rotor et à ce boîtier et perpendiculaire à l'axe. Le rotor pré sente des trous 28 pour permettre une réparti tion uniforme de la poudre dans chaque moitié de boîtier.
Le fonctionnnement de l'embrayage qui vient d'être décrit est le suivant Quel que soit le sens de rotation et que ce soit le rotor ou le boîtier qui soit relié à l'arbre moteur, la poudre mise en rotation par l'organe en mouvement tend à s'accumuler à la périphé rie du boîtier. Les rainures 26 favorisent, en premier lieu, ce mouvement radial de la pou dre puis, les parois de ces rainures formant rampes, guident la poudre vers les espaces ré trécis compris entre les saillies 27 et la paroi du boîtier. Des amas de poudre comprimés, tels que 29, se forment donc sur ces saillies. Le coincement de ces amas de poudre ainsi for més entre les deux parties de l'embrayage est favorisé, en outre, par le rétrécissement progres sif, dans des plans axiaux, de l'intervalle com pris entre le rotor et le boîtier.
La poudre ayant été guidée, par les rampes que forment les parois des rainures 26, vers les intervalles rétrécis, la quantité de poudre sub sistant dans ces rainures est relativement ré duite. De plus, l'espace libre dans ces rainures étant relativement grand, cette poudre n'est pra tiquement pas comprimée dans ces rainures. Lorsque, par l'effet de la rotation, les amas de poudre sont bien coincés, les deux parties de l'embrayage sont solidarisées et la puissance peut être transmise de l'une à l'autre de ces parties. On remarquera que le nombre des sail lies périphériques étant considérable, cette puis sance peut être importante, même dans le cas d'un embrayage d'encombrement assez réduit.
Au moment de l'arrêt, les bords des amas de poudre, limités par les arêtes qui séparent les rainures 26 des saillies 27, s'éboulent et, si la longueur de la surface de base de ces amas de poudre, comptée suivant la périphérie du ro tor, n'est pas trop grande par rapport à la hau teur de ces amas, ceux-ci, qui ne sont plus sou- tenus par la force centrifuge, s'effondrent com plètement et les deux parties de l'embrayage sont découplées.
Dans la forme d'exécution représentée par les fig. 11 à 13, le rotor 22 est constitué par un disque dont le bord est épaissi et chanfreiné en 30. Ce disque présente des rainures 31 pra tiquées à intervalles angulaires réguliers dans sa face périphérique et des rainures 32 prati quées sur les deux faces latérales de son bord épaissi.
Les rainures 31 et 32 alternent à la péri phérie du disque et sont de profondeur relati vement faible. On délimite ainsi, au bord du disque, des saillies périphériques 33 et latéra les 34, par lesquelles la poudre est coincée en tre le boîtier et le rotor. Le coincement de cette poudre est limité aux espaces correspondant aux sommets des saillies car, comme on peut le re marquer sur la fig. 11, la paroi interne du boî tier 23 est, en 35, relativement éloignée des chanfreins 30, de telle sorte que la poudre ne peut se coincer dans l'intervalle compris en tre ces chanfreins et la paroi du boîtier. Cet espace permet toutefois de loger une certaine masse de poudre susceptible d'absorber une par tie de la chaleur se produisant au moment du démarrage.
Comme dans l'exemple d'exécution repré senté par les fig. 9 et 10, les parois des rainu res forment des rampes qui conduisent la pou dre vers les intervalles rétrécis et, en même temps, les rainures 32, par leur orientation ra diale, assurent le guidage centrifuge de la pou dre. Dans les deux cas, les trous 28 permet tent la répartition, en quantités à peu près éga les, de la poudre de chaque côté du rotor.
Dans la variante d'exécution représentée par les fig. 14 à 16, le rotor 36 est un disque présentant des ondulations dont les creux 36b et les reliefs 36a sont orientés radialement.
Ainsi, les reliefs de l'une des faces du dis que correspondent aux creux de l'autre. Sur chaque face du disque, ces reliefs 36a délimi tent, avec les faces latérales planes 37 et 38 du boîtier, des intervalles rétrécis, tandis que les flancs <B>36e</B> des creux 36b forment les rampes d'amenée de poudre vers les intervalles rétré- cis. La surface de base de_ s amas de poudre coincés 29 se formant sur chacun des reliefs . est limitée par les creux qui l'encadrent, si bien que ces amas s'effondrent spontanément à l'ar rêt.
Si, comme le montre la fig. 15, les pentes des flancs<B>36e</B> sont égales dans les deux sens, l'embrayage se comporte de manière identique dans les deux sens de rotation. On peut toute fois donner à ces flancs des pentes différentes, comme montrées sur la fig. 17. Les flancs 36b' sont assez faiblement inclinés des deux côtés du rotor, tandis que les flancs 36b" des deux cô tés également sont plus fortement inclinés.
Dans ce cas, si le rotor 36 est entraîné dans le sens de la flèche G', la faible pente des flancs 36b' assure l'entraînement progressif et assez lent d'une forte quantité de poudre dans les in tervalles rétrécis ; l'embrayage glisse pendant un certain temps, mais les amas de poudre 29 fortement tassés pouvent transmettre une grande puissance. Au contraire, si le rotor 36 est en traîné dans le sens de la flèche G", une quantité de poudre plus faible que dans le premier cas est rapidement coincée dans les intervalles ré trécis ; l'embrayage est obtenu très rapidement mais la puissance pouvant être transmise est pe tite.
En conséquence, l'embrayage représenté à la fig. 17 permet les courses en charge d'une machine (sens G') avec prise progressive de la charge et embrayage puissant et des retours à vide de cette machine (sens G") avec embrayage presque immédiat.
Dans la forme d'exécution représentée par la fig. 18, le rotor 39, solidaire de l'arbre 24, est en forme générale de tore. I1 présente, à sa périphérie, des rainures inclinées 40 de section curviligne qui se correspondent deux à deux de chaque côté du rotor et forment, entre elles, une sorte de V. Sur son bord interne, le tore présente des rainures analogues 41 dont l'in clinaison est en sens opposé de celle des rai nures 40. De chaque côté du rotor, les rainu res 40 et 41 peuvent se correspondre ou être, disposées en chicane. Le boîtier 42 qui enve loppe ce rotor est de forme telle qu'il délimite deux intervalles rétrécis 43 au niveau de la partie la plus épaisse du rotor et un intervalle rétréci 45 vers la périphérie de ce rotor.
La par tie centrale 46 du boîtier contient une réserve de poudre, tandis que le rotor est percé de trous 28 qui permettent le passage de cette pou dre d'un côté à l'autre du rotor.
Le fonctionnement de l'embrayage qui vient d'être décrit est le suivant Lorsque l'un des deux organes de l'em brayage est mis en rotation, la poudre, dépla cée par la force centrifuge, vient d'abord s'ac cumuler dans les espaces rétrécis 43 et les rampes, formées par les flancs des rainures 41, tendent à coincer cette poudre en petits amas 47 entre le rotor et les faces latérales du boîtier. On obtient ainsi, en quelque sorte, une pre mière solidarisation du rotor et du boîtier, si bien que les deux organes de l'embrayage se mettent à tourner simultanément, ce qui sou met toute la poudre à la force centrifuge.
Néan moins, un glissement reste possible car, d'une part, le coincement se produit à distance relati vement faible de l'axe de l'embrayage et, d'au tre part, la poudre tend à s'échapper des espa ces rétrécis 43 pour gagner la périphérie du boîtier où elle vient s'accumuler dans l'espace rétréci 45 ; les rainures 40 provoquent le coin cement de cette poudre dans ce dernier inter valle rétréci. Lorsque le coincement est obtenu, les deux organes de l'embrayage sont solidarisés et une grande puissance peut être transmise, sans glissement, par cet embrayage.
On remarquera que, dans cette forme d'exé cution, le coincement de la poudre résulte, d'une part, de la présence des rainures 40 et 41 et, d'autre part, de la forme des espaces rétrécis dont la largeur va en diminuant au fur et à me sure que l'on s'écarte de l'axe de l'embrayage.
Un effet analogue peut être obtenu, comme le montre la fig. 19, au moyen d'un embrayage dont le rotor est un disque 48 présentant des ondulations dont les creux et les reliefs sont orientés en partie radialement et en partie sui vant des cercles concentriques.
Comme on peut s'en rendre compte sur la fig. 19, l'intervalle compris entre le boîtier 49 et le disque 48 comporte ainsi les espaces rétré- cis 51 et 52, 53 et 54. La poudre, chassée par la force centrifuge, tend à s'accumuler d'abord dans les espaces rétrécis 51 et 52. Des inter valles rétrécis 51 et 52, cette poudre s'échappe vers les intervalles 53 et 54 dont le comporte ment est analogue à celui des intervalles rétré cis de l'embrayage que représentent les fig. <B>15</B> à 17. Les poussées axiales, développées par le coincement de la poudre dans les intervalles 51 et 52, s'équilibrent approximativement ; il en est de même des poussées dans les intervalles 53 et 54.
Grâce à la solidarisation en plusieurs étapes du boîtier et du rotor, les formes d'exécution re présentées sur les fig. 18 et 19 permettent d'ob tenir des embrayages extrêmement progressifs.