Brevet FR2329844A1 — publié le 19770527

L'invention concerne des engins à fluide sous pression pouvant, servir de générateurs ou récepteurs, du type constitué par - deux organes déterminant entre eux au moins une gorge de section constante et mobiles l'un par rapport à l'autre, dans la direction de ladite gorge; - des pistons solidaires de l'un des organes et des cloisons mobiles appartenant à.l'autre des deux organes qui divisent la gorge de section constante en chambres de travail du fluide; - des moyens de commande propres à imprimer aux cloisons mobiles un mouvement de va et vient, en synchronisme avec le mouvement relatif des deux organes précités; - des moyens de mise en communication des chambres de travail du fluide avec in orifice d'entrée et un orifice de sortie. Des engins rotatifs connus de ce genre, offrent toute une série d'avantagea permettant d'obtenir des vitesses et des couples parfaitement réguliers - veine de fluide présentant une section constante; - bras de levier de l'effort relatif entre rotor et stator constant; - cloisons mobiles au repens dans leurs logements lors de cet effort relatif entre rotor et stator. Dans les engins connus de ce genre, les cloisons mobiles ont été réalisées sous forme de pièces coulissant d'un mouvement rectiligne alternatif dans dea logements dont la surface latérale, parallèle au sens du déplacement desdites cloisons, est formée, partie par un des deux organes déterminant la gorge de section constant et, partie par l'autre de ses deux organes. Cette conception présente des inconvénients nuisibles au bon fonctionnement de engin, en particulier - WL déplacement relatif entre les deux organes modifie les dimensions des logements des cloisons et, par vole de conséquence, l'étan- chéité de la gorge de section constante; - des conditions de contact entre la cloison et chacun des deux organes} qui sont différentes du fait du mouvement relatif entre ces deux organes.C'est ainsi que les conditions d'écoulement et de pression du fluide se trouvant différentes sur des faces opposées de la cloison, ce meme fluide exerce sur ces faces opposées, des poussées différente dont la résultante crée une force de frottement parasite. La présente invention vise la réalisation d'engins- de structures mouvelles, éliminant ces causes de mauvais fonctionnement, dans lesquels les cloisons mobiles1 de forme prismatique ou cylindrique, sont guidées dans leur déplacement, par leur surface latérale, uniquement avec l'un des deux organes de déterminant la gorge/section constante. L'invention sera mieux comprise A la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des modes de réalisation d'engins à fluide sous pression conformes à l'invention. Sur ces dessins : Les figures 1 et 2 représentent un engin rotatif dont le mouvement de va et vient des cloisons mobiles est rectiligne. La figure 1 est une coupe transversale faite, dans la moitié supérieure, suivant la ligne I-I de la figure 2 et, dans la moitié inférieure, suivant la ligne II-II de la figure 2. La figure 2 est une coupe longitudinale faite suivant la ligne bissée III-III de la figure 1. Les fig ures 3 et 4 représentent un engin rotatif dont le mouvement de va et vient des cloisons mobiles est une oscillations La figure 3 est une vue suivant la flèche Fl de la figure 3, la partie lb su stator- étant considérée démontée, et les pistons 8 coupés suivant la surface torique du rotor. La figure 4 est une coupe longitudinale faite. suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Les figures 5,, 6 et 7 représentent une variante de l'engin reSré- senté figures 3 et 4 dans laquelle deux cloisons mobiles sont dans un même logement. La figure 5 est une coupe longitudinale partielle montrant les cloisons mobiles en position ouverture cylindre. La figure 6 est une coupe longitudinale partielle montrant les cloisons mobiles en position fermeture cylindre. La figure 7 est une coupe partielle faite suivant la ligne V-V de la figure 5. Les figures 8 et 9 représentent, par deux coupes transversales partielles faites suivant un plan médian de la gorge de section constante, un engin rotatif à-roter interne dont les-pistons peuvent se déplacer radialement. La figure 8 montre le piston poussé vers l'extérieur par un ressort. La figure 9 montre le cylindre du piston en communication avec une chambre de travail du fluide. Les figures 1 et 2 représentent un engin rotatif dont l'organe fixe est axial et l'organe mobile périphérique; dans ce qui suit, cet engin est considéré comme étant un organe récepteur fonctionnant en moteur. Le stator 1 est composé d'une partie centrale 1a, sur laquelle viennent se fixer par vis 3, deux parties latérales formant cases lb et 1c. Pour des facilités d'exécution, le rotor est fors d'une partie périphérique 2a, dans laquelle sont logées sans jeu, deux parties tubulaires 2b et 2c. rendues solidaires de 2a par des goupilles 4. Dans le rotor 2 sont taillés des logements de section recta@gulaire 5, dans lesquels peuvent coulisser des cloisons mobiles 6. Par ailleura, dans ce même rotor est creusée une gorge annulaire 7, de section rectangulaire formant cylindra, dans laquelle peut coulisser, d'une manière étanche, us piston de section correspondante 8a, solidaire- de la partie centrale du stator l, par l'intermédiaire de son prolongement en foras de bague 8b, immobilisé en rotation par la clavette 14. Chaque cloison mobile 6 présante une échancrure 15, à travers laquelle peut passer le piston 8, lorsque ladite échancrure se trouve sur le trajet de celui-ci. Des conduita d'admission 9, et d'échappement 10, font communiquer avec l'extérieur les chambres de travail du fluide qui se trouvent de part et d'autre des pistons 8, jusqu'@@@ cloisons 6a fermant le cylindre. Lem conduits 9 et 10 débouchent respectivement dans les chambres 11 et 12. Les cloisons mobilem 6 sont déplacées axialement, soit direntement par les came@ 1b, et 1c, soit indirectement par ces dernières qui, dans ce cas, ont un double rôle; d'une part, créer dans les eapaces annulaires clos 13 alors mainkemus remplis de fluide par une alimentation reliée au circuit priscipal externe ou interne, non représentés sur les figures 1 et 2, das vaecia lions de section de façon à créer une veine fluide qui est sise en mouvement par les extnêmités des cloisons et qui, dans ses parties convergentes, exerce en bout desdites cloisons, la poussée nécessaire pour créer le déplacement de ces dernières dans leurs logements; d'autre part, d'assurer le contrôle de la position des cloisons mobiles durant les temps d'arrêt de l'engin. Le fonctionmement de l'engin est le suivant:: -le fluide sous pression admis par le conduit d'admission 9, atteint la chambre 11 et exerce une ponssée sur les cloisons mobiles 6a qui a pour effet d'entrainer le rotor 2 en rotatiom dans le sens de la flèche F. Le fluide emprisonné dans la chambre 12, s'échappe progresaiwement par l'orifice 10. Cette conception d'engins suivant l'inventiom, présente éga@@@ent d'autres awantages : - les fuites externes éventmelles entre rotor et stator ne peuvent avoir lieu que de part et d'autre de la partie 8b du stator portant les pis- tons 8a elles sont indépendantes dea déiornetions élastiques créées par la poussée du fluide sous pression. contenu dans les chambres de travail 11 et 12 qui se produisent dans des directions parallèles à celles des écoulements des fuites accidentalles, sans en modifier les seetions de passage;; - les fuites entree uns cloison et son logement, sont également in dépendantes des déformations dues à l'action du fluide sous prassion conte 'n, dana l'engin qui n'exerce plus de poussée entre la cloison et une partie de son logement; - la partie active, de forme annulaire, permet la réalisation d'en gins en forme de couronne présentant un grand vide dans la partie axiale. Une. variante de cet engin pourrâît être réalisée avec des cloisons à surface latérale de guidage cylindrique coulissant dans dea logements également de forme cylindrique. Les figures 3 et 4 représentent un engin doit les cloisons mobiles animées d'un mouvement cacillant autour de leur axe de symétrie, sont des disques à bases planes, présentant des échaccrures pour le passage des pie tons. Un des deux organes déterminant entre eux au moins une gorge de aec tion constante, présente une partie en forme de tore, entonrée par l'autre des deux organes Cet engin est caractérisé par son logement de cloison, de mêmes dimensions que la cloison elle-même, dont les faces de bases appartien nent à l'organe portant la partie torique, alors que la surface latérale appartient à l'autre des deux organes.Ainsi, un déplacement relatif des deux organes ne modifie pas les dimensions du logement, et les conditions de contact entre la cloison et son logement sont les mêmes le long de la surface latérale de guidage. L'engin représente figures 3 et 4 est rotatif,, l'organe mobile est axial, l'organe fixe périphérique. dans ce qui suit, cet engin est con sidéré comme étant organe récepteur fonctionnant en moteur. Le stator 1, est en deux parties, 1a et 1b, assemblées par vis 3, et entourant un rotor @@@obloc 2. Le rotor comporte une partie torique 2a, reliée par la partie cen trale 2b à des prol@@gements 2c, formant abbre craux. Dame la partie torique 2a du rotor, sont crencées concentriquement à l'axe de rotation de l'engin, deur gorges anmulaires 7, de section constante formant cylindre, dans les quellem peuvent coulissen, d'une manière étanche, les pistons 8, solidaires du stator 1. Dans cette même partie torique 2a, sont taillées, suivant des plans médiame axiaux, des entailles 5, dans lesquelles peuvent se déplacer des cloisons mobiles 6, qui présentent des échancrures 15, à travers lesquellea passent les pistons 8 lorsque lesdites cloisons se trouvent sur le trajet de ceux-ci. Ut doigt 16, solidaire de la cloison 6 coulissant dans une rainure came 17, sculptée dans le stator 1, communique A ladite cloison un mouvement oscillant pour l'ouverture ou la fermeture du cylindre 7. La cloison mobile 6, en position d'ouverture du cylindra 61. pour le passage du piston 8, est animée d'un, mouvement de rotation autour de son axe de symétrie durant son trajet dans la zone repérés I, pour prendre la position fermeture cylindre 62. Durant son passage dans la zone d'étanchéité Il, la cloison immobile uans son logement, conserve la position fermeture cylindre o2, il se trouve toujours au moins une cloison dans cette zone.Durant le passage dans. la zone III, la cloison mobile est animée d'un mouvement symétrique à. celui qu'elle a dans la zone It ce qui la fait passer de la position de fermeture 62, à à la position ouverture du cylindre 61. Des orifices 9 et 10 pratiqués dans le stator, font communiquer avec l'extérieur les chambres de travail du fluide 11 et 12, qui se trouvent de part et d'autre des pistons 8, jusqu'aux cloisons 62, fermant le cylindre 7. Les conduits 9 et 10 débou- chent respectivement dans les chambres 11 et 12. La fonctionnement de l'engin considéré comme moteur est le suivant: - le fluide sous pression admis par l'orifice d'admission 9 atteint la chambre de travail 11,, et exerce une poussée sur les cloisons mobiles 62 qui a pour effet d'entraîner le rotor 2 en rDtation suivant la direction de la flèche F2. Le fluide emprisonné dans la chambre 12, s'échappa progressi- vement par l'orifice 10. Cette conception d'engin, suivant l'invention, présente d'autres avantages - la forme générale torique est celle permettant les plus fortes puissances par rapport au poids; cette même forme générale torique permet la réalisatiox d'engins annulaires, de grand diamètre intérieur et de faible section suivant un plan axial, particulièrement aptes à l'entraînement d'éléments mobiles- tels que plateaux circulaires on coupoles. Les figures 5,6 et 7r donnent une variante d'angin suivant l'in- vention, dans laquelle un même logement 5 contient plusieurs cloisons mobi les 6, ce qui permet d'obtenir, pour une même course de cloison dans son logement, une plus grande surfais de la section de la gorge da section constante, formant cylindre 7. A titre d'exemple, ila été choisi un engin dérivé de celui ayant des cloisons mobiles en forai- de disque. L'engin représenté figures 5, 6 et 7, ne comporte qu'une seule gorge 7. Symétriquement au plan médian des deux organes, chaque partie la et lb du stator, porte sculptée une rainure came 17a et 17b, dans leaquelles coulissent respectivement les doigts 16a est 16b, de deux cloisons mobiles. 6a et 6b, logées dans la même entaille 5. Au cours de. la rotation du rotor, les cloisons 6 prennent successivement la position. ouverture du cylindre 7, figure 5, et la position fermeture cylindre 7, figure 6. Dans le cas d'une seule gorge 7.,. la cloison comporte une seconde échancrure d'équilibrage 18, reliée .. la première 15, par le canal 19. La figure 8 représente la coupe partielle qui correspond à celle de la partie supérieure de la figure 1,. d'un engin annulaire à rotor interne suivant l'invention particularisé en ce que le piston 8a peut se déplacer radialement, dans un logement en forme de cylindre 20, pratiqué dans son prolongement en forme de bague 8bo Dans cet exemple, un ressort 21 tend à éloigner le piston de sa position. d'obturation. de la gorge 7, cette position d'obturation étant obtenue par l'admission, dans le cylindre 20,. à travers l'orifice 22, de fluide sous pression. Ce déplacement de piston. pourrait se faire par tout autre moyen connu : électrique, mécanique, magnétique, etc... ou par: inversion de la psition du ressort 21 et de l'orifice 22, figure. 9. La position du piston peut être asservie à la pression du fluide contenu dans une des chambres de travail du fluide, ce qui permet, en particulier, la réalisation d'engins réguléa en débit et en pression. I.- Engin à fluide sous pression pouvant servir de générateur ou récepteur constitue par - deux organes, déterminant au moins une gorge de section constante pouvant être en partie ou en totalité rectiligne ou circu- laire, se déplaçant l'un par rapport à l'autre dans la direction de ladite gorge, comportant desiogements dont les surfaces latérales, n'appartenant qu 'à un seul des deux organes, servent de guidage aili cloisons mobiles, lesdites surfaces latérales pouvant ventre en partie ou en totalite prismatiques ou cylindriques; - au moins un piston solidaire de ltun de ces deux organes dans la direction de la gorge et venant s'engager, d'une manière étanche, dans cette gorge;; - des cloisons mobiles, présentant au moins une échancrure, pour le passage du ou des pistons, solidaires de l'autre des deux organes dans la direction de ladite gorge, guidées dans leur déplacement par leurs surfaces latérales qui coïncident avec les surfaces de guidage d'un desdits organes. - des moyens de commande propres à imprimer euxdites cloisons mobiles un mouvement de va et vient en synchronisme avec le mouvement relatif des deux organes précités, de manière à déterminer sélectivement dans la gorge de section constante, des chambres de travail du fluide. Ce mouvement de va et vient comportant des temps d'arrêt pour que les cloisons mobiles soient immobiles dans leurs logements lorsqu'elles reçoivent la poussée du fluide, ###### ou provenant du déplacement relatif des deux organes déterminant la gorge de coction constante; ou créant cedit déplacement; - des moyens de mise en conunication de chaque chambre de travail du fluide avec un orifice d'entrée ou un orifice de sortie. 2.- Engin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cloisons mobiles sont animées d'un mouvement rectiligne de va et vient, perpendiculaire å la direction de la gorge. 3.- Engin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cloisons mobiles sont de forme cylindrique et sont animées d'un mouvement de va et vient autour d'un axe tangent à la trajectoire desdites cloisons. 4. - Engin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs cloisons mobiles sont situées dans un même logement et que chaque cloison possède ses moyens de commande propres à imprimer son mouvement de va et vient, en synchronisme avec le mouvement relatif des deux organes précités. 5.- Engin suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est de forme générale annulaire. 6.- Engin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités des cloisons mettent en mouvement, dans des espaces clos, des veines fluides à sections variables qui, dans leurs parties convergentes, exercent en bout desdites cloisons, la poussée nécessaire pour créer le déplacement de ces dernières dans leurs logements. 7.- Engin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pistons peuvent se déplacer pour ouvrir ou ferner la gorge de section constante, la position desdits pistons étant asservie.