Brevet FR2582348A1 — publié le 19861128

Moteur réversible L'invention se rapporte à un moteur réversible qui est entraîné par un fluide. Dans les moteurs réversibles, l'élément mené peut tourner dans les deux sens de rotation. A titre d'exemple, on peut citer de petites turbopompes dont la roue est actionnée par un fluide de différents c8tés, si bien que la turbopompe peut être utilisée pour l'aspiration ou le pompage. L'invention a pour objet d'indiquer un nouveau principe de solution pour un tel moteur réversible ouen général,pour un mécanisme de renversement de marche. Le moteur réversible doit avoir une construction simple permettant une miniaturisation poussée. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le moteur réversible comprend, en tant qu'élément mené à renversement du sens de rotation, un corps de tuyère rotatif comportant deux tuyères de poussée péri- phériquesqui partent d'une chambre de distribution aménagée dans le corps rotatif et, parcourues par le fluide, exercent sur celui-ci des couples de sens opposés, que dans la chambre de distribution du corps de tuyère rotatif est montée une tuyère oscillante qui, entraînée par le courant de fluide et oscillant entre deux positions, communique dans chaque position finale avec l'une des tuyères de poussée,* et qu'entre le corps de tuyère rotatif et la tuyère oscillante est prévu un frein agissant dans chacune des positions finales de celle-ci. Par conséquent,le moteur comprend un corps de tuyère rotatif muni de deux tuyères de poussée périphériques qui sont orientées de façon à exercer sur le corps de tuyère rotatif des couples dirigés dans des sens opposés lorsque du fluide s'écoule vers l'extérieur en traversant ces tuyères de poussée. Le corps de tuyère rotatif est raccordé à un élément d'entraînement du moteur ou sert lui-même d'élément entraîné. Pour l'établissement et la commutation du sens de rotation du moteur, dans le corps de tuyère rotatif est prévue une chambre de distribution qui communique avec les deux tuyères de poussée et dans laquelle est monté un tiroir rotatif qui dirige le courant de liquide dans l'une des deux tuyères de poussée. Ce tiroir rotatif est réalisé sous la forme d'une tuyère oscillante qui est elle-même entraînée par le courant de fluide. On évite ainsi d'avoir à équiper le tiroir rotatif d'un mécanisme d'asservissement séparé. Une telle tuyère oscillante ou dispositif à tuyère oscillante est connue par la demande de brevet 33 17 583 de cette même firme mais y est utilisée en tant que tuyère de poussée et non comme tiroir rotatif. La tuyère oscillante ou le dispositif à tuyère oscillante oscille entre deux positions finales. Pour maintenir l'oscillation, il faut, soit, conformément au principe du balancier dans le cas d'une pendule ou d'un système ressort-masse,interrompre l'oscil- lation à proximité des points de rappel, par exemple à l'aide de forces magnétiques, soit introduire artificiel- lement des temps morts dans le système. Entre la tuyère oscillante ou le dispositif à tuyère oscillante et le corps de tuyère rotatif est installé un frein qui, dans les positions finales respectives, immobilise la tuyère oscillante vis-à-vis du corps de tuyère rotatif. La tuyère oscillante communique dans chacune de ces positions finales avec l'une des tuyères de poussée périphériques du corps de tuyère rotatif, si bien que celui-ci tourne dans un sens de rotation déterminé. Pour la commutation du sens de rotation, on desserre le frein de telle sorte que la tuyère oscillante entraînée par le courant de fluide oscille dans l'autre position finale dans laquelle elle peut ici aussi être maintenue à l'aide du frein. Dans cette position finale, la tuyère oscillante communique avec l'autre tuyère de poussée, si bien que le corps de tuyère rotatif modifie son sens de rotation. Le frein peut par exemple être actionné en fonction d'un capteur d'angle qui indique la position angulaire relative entre le corps de tuyère rotatif et la tuyère oscillante. Comme frein, on utilise par exemple un accouplement à friction entre le corps de tuyère rotatif et la tuyère oscillanteavec un disque d'accouplement réalisé sous la forme d'une armature d'aimant de manière qu'en cas de fonctionnement normal, le corps de tuyère rotatif et la tuyère oscillante tournent ensemble. Si on desserre un court instant l'accouplement à friction par enclenchement d'un électroaimant, la tuyère oscillante oscille en direction de l'autre position finale et peut y être maintenue en resserrant l'accouplement à friction. La tuyère oscillante a une très faible inertie, de sorte que la vitesse angulaire de la tuyère oscillante lors de la traversée du fluide est considérablement plus grande que celle du corps de tuyère rotatif. Il en résulte des temps de commutation très courts. En cas de miniaturi- sation d'un moteur réversible selon l'invention, on obtient des fréquences de commutation dans la zone de 1 kH. Pour cette raison, il n'est en principe pour le corps de tuyère rotatif pas nécessaire d'utiliser un frein propre pour, par exemple,arrêter le moteur. Cela peut se faire en faisant osciller la tuyère oscillante avec une grande fréquence de commutation entre les deux positions finales ou en la laissant osciller librement de façon que le couple résultant sur le corps de tuyère rotatif soit nul. En cas de fréquence de commutationsélevée, le corps de tuyère rotatif reste pratiquement en repos en raison de son inertie. Bien entendu,il est néanmoins possible de prévoir un frein séparé pour le corps de tuyère rotatif. Un moteur réversible selon l'invention a une structure très compacte qui est déterminée pour l'essentiel par les dimensions extérieures du corps de tuyère rotatif avec le frein fixé dessus. Le moteur réversible selon, l'invention peut par exemple fonctionner à l'air comprimé, au gaz chaud, mais aussi avec un liquide. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de deux modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un moteur réversible selon l'invention comprenant un corps de tuyère rotatif et une tuyère oscillante; la figure 2 est une coupe du corps de tuyère rotatif avec la tuyère oscillante suivant II-II de la figure 1; la figure 3 est une coupe transversale correspondant à la figure 2,d'un second exemple de réalisation d'un moteur réversible. La figure 1 représente un moteur réversible 1 avec un arbre de sortie 2 et un corps de tuyère rotatif 3 qui sont mutuellement raccordés et tournent autour du meme axe de rotation A. Le corps de tuyère rotatif 3 et l'arbre de sortie 2 sont maintenus dans la carcasse 5 du moteur au moyen de paliers 4. Le corps de tuyère rotatif 3 comporte, comme on peut le voir à la figure 2, deux tuyères de poussée périphériques6-1 et 6-2 qui ont un axe de poussée commun situé à une distance r de l'axe de rotation A, mais dont les poussées sont dirigées dans des sens opposés. Les tuyères de poussée 6-1 et 6-2 débouchent dans une chambre de distribution cylindrique 7 placée à l'intérieur du corps de tuyère rotatif 3 et dont l'axe du cylindre coïncide avec l'axe de rotation A. Dans cette chambre de distribution 7 est enfermée une tuyère oscillante 8 qui oscille également autour de l'axe-de rotation A et qui présente en coupe sensiblement la forme d'un fer à cheval. La tuyère oscil- lante 8 est montée par un moignon inférieur 9 dans le corps de tuyère rotatif 3 à l'aide de paliers 10 et son extrémité supérieure opposée 11 fait saillie en dehors du corps de tuyère rotatif. Un montage séparé n'est pas nécessaire pour le passage à travers le corps de tuyère rotatif. Autour de l'axe de rotation A à l'intérieur de la tuyère oscillante est prévu un canal de fluide 12 qui. présente une ouverture radiale 13 dans la zone de la chambre de distribution 7. Par un raccord extérieur 14 qui fait saillie dans le canal de fluide 12, la tuyère oscillante reçoit un fluide qui, par cette ouverture 13, gagne la chambre de distribution 7 et, à la sortie de celle-ci, s'écoule à travers l'une des tuyères de poussée 6-1 ou 6-2. Sur la face supérieure du corps de tuyère rotatif 3 est installé un disque d'armature d'aimant 15. Les ressorts 16 appuient le disque d'armature 15 sur la garniture de friction 17 qui est fixée sur la tuyère oscillante 8 et accouplent ainsi cette tuyère oscillante 8 au corps de tuyère rotatif 3. A la position de la tuyère oscillante illustrée à la figure 2, le fluide, conformément à la flèche représentée G, s'écoule par l'ouverture 13 dans la chambre de distribution 7 et en ressort par la tuyère de poussée 6-1. Le corps de tuyère rotatif est entraîné en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre. Le fluide sortant de la tuyère de poussée 6-1 peut être évacué à l'extérieur par des fentes 18 pratiquées dans la carcasse 5 du moteur. Sous l'effet de l'écoulement G du fluide et de l'expansion à l'intérieur de la chambre de distribution 7 et de la tuyère de poussée 6-1, il s'exerce sur la surface frontale F1, située du c8té de la tuyère de poussée 6-1, une pression statique plus faible que sur la surface frontale F2 située du c8té opposé à cette tuyère de poussée 6-1. Si, donc, le disque d'armature d'aimant 15, raccordé au corps de tuyère rotatif, est soulevé de la garniture de friction 17, par exemple à l'aide d'un électroaimant 23, la tuyère oscillante 8, du fait de cette libération, tournera dans le sens des aiguilles d'une montre aidé en cela par un ressort tendu 22 en tant qu'organe de liaison entre le disque d'armature 15 et la tuyère oscillante 8, si bien que l'autre tuyère de poussée 6-2 est libérée et la première tuyère de poussée 6-1 bloquée. Dans cette position finale, l'électroaimant 23 est débranché, de sorte que le disque d'armature 15 revient au contact de la garniture de friction 17 et accouple à nouveau ainsi le corps de tuyère rotatif 3 à la tuyère oscillante 8. La position angulaire de la tuyère oscillante 8 par rapport au corps de tuyère rotatif 3 peut être déterminée à l'aide d'un capteur d'angle 19 qui est installé sur la partie 20 de la carcasse 5 du moteur. Le capteur d'angle 19 capte, d'une part, les mouvements très dynamiques de la tuyère oscillante 8 par rapport au corps de tuyère rotatif 3 et, d'autre part, les mouvements plus lents du corps de tuyère rotatif 3 par rapport à la carcasse 5 du moteur. Un filtrage électronique permet d'identifier l'appartenance des signaux. A l'achèvement du processus de commutation, du gaz G s'échappe de la seconde tuyère de poussée 6-2, si bien que le sens de rotation du corps de tuyère rotatif 3 est inversé et qu'il tourne maintenant dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Pour le corps de tuyère rotatif, on peut prévoir un frein séparé; il est cependant également possible de prévoir sur l'électroaimant 23 une garniture de friction 21 qui, à l'enclenchement de l'électroaimant et lors de l'attraction consécutive du disque d'armature 15, frotte sur celui-ci et par conséquent freine ou arrête le corps de tuyère rotatif 3. Sur la figure 3, on a représenté une coupe d'un moteur réversible la analogue à la coupe transversale de la figure 2. La structure du corps de tuyère rotatif 3a et son montage ressemblent à l'exemple de réalisation des figures 1 et 2. La tuyère oscillante 8a a une section transversale sensiblement en forme d'U et au centre de l'ouverture de l'U est, en outre, installée une barrette 31 de manière que le gaz sortant de la tuyère oscillante s'échappe symétriquement des deux c8tés de ladite barrette. Lorsque la tuyère de poussée 6a-2 est obstruée par la tuyère oscillante 8a, le jet de gaz s'échappe uniquement par la tuyère de poussée 6a-1 et fait tourner le corps de tuyère rotatif 3a dans le sens des aiguilles d'une montre. Le jet de gaz G prend appui en pareil cas sur la barrette 31, si bien qu'après libération de la tuyère oscillante 8a, celle-ci tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et, après immobilisation consécutive, libère maintenant la tuyère de poussée 6a-2. Pour le reste, le fonctionnement de ce moteur réversible est le même que celui décrit ci-dessus. Comme fluide pour le fonctionnement du moteur, on peut utiliser du gaz froid, du gaz chaud et aussi un liquide. Au lieu d'une tuyère oscillante munie d'une seule ouverture, on peut également employer une tuyère oscillante à deux tuyères de poussée, dont les vecteurs de poussée ne passent pas par l'axe de rotation, comme cela est par exemple connu par la demande de brevet allemand 33 17 583 citée ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Moteur réversible entraîné par un fluide, caractérisé par le fait que le moteur réversible (1) comprend, en tant qu'élément mené à renversement du sens de rotation, un corps de tuyère rotatif (3) com- portant deux tuyères de poussée périphériques (6-1, 6-2) qui partent d'une chambre de distribution (7) aménagée dans le corps rotatif (3) et, parcourues par le fluide (G),exercent sur celui-ci des couples de sens opposés; que dans la chambre de distribution (7) du corps de tuyère rotatif ( 3) est montée une tuyère oscillante (8) qui, entraînée par le courant de fluide (G) et oscillant entre deux positions, communique dans chaque position finale avec l'une des tuyères de poussée (6-1, 6-2) et qu'entre le corps de tuyère rotatif (3) et la tuyère oscillante est prévu un frein (15, 16, 17, 23) agissant dans chacune des positions finales de celle-ci. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un capteur d'angle (19) est prévu entre la carcasse (5) du moteur et la tuyère oscillante (8). 3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le frein (11, 15, 17) comprend un accou- plement à friction desserrable (11, 15). 4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'accouplement à friction (15, 17) peut être desserré à l'aide d'un électroaimant (23). 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on prévoit un frein séparé (15, 21) pour le corps de tuyère rotatif.