Brevet FR2591673A1 — publié le 19870619

les pompes et moteurs hydrauli@ues industriels appartiennent à trois types principaux: à engrenages extérieurs ou intérieurs, à palettes, à pistons radiaux ou axiaux. Chacun de ces types a des caractéristiques qui lui sont propres au point de vue pression, ddbit, rendement et étanchéité interne. Toutefois, le domaine dea débits importants sous des pressions élevées, donc celui des grandes puissances, ne peut être abordé par ces catégories sous peine de dimensions et de poids prohibitifs. La présente invention met en oeuvre une conception qui solutionne ce problème. Soit deux sphères concentriques, dont l'uneextérieure de rayon R1 et la seconde intérieure de rayon R2, et deux cônes C1 et C2 à bases sphériques de rayons R1 et R2. Ces cônes sont situés sur un mème axe XX1 concourant à l'axe des sphères. Sont liées à ces cônes des palettes équidistantes et radiales à l'axe XX1; les palettes sont tangentes par leur profil extérieur à la sphère de rayon R1, et par leur profil intérieur à la sphère de rayon R2. Un diaphragme circulaire, tournant autour de l'axe XX1, et pivotant sur un axe YY1, l'axe YY1 étant perpendiculaire à l'axe XX1 et passant par l'axe des sphères, délimite selon son inclinaison deux alvéoles identiques tête-bèche entre sphères, c8nes et diaphragme. Si l'inclinaison est fixe, les deux alvéoles sont fixes si l'in clinaison est variable, les deux alvéoles sont variables. Un système obturateur permet le passage des palettes travers le diaphragme. Si l'on communique un mouvement de rotation à l'ensemble cônes-pa lettes, le volume situé entre deux palettes consécutives passera au cours de la rotation, d'une valeur minimum à une valeur maximum, puis de cette valeur maximum à la valeur minimum; ceci sur une mème alvéole, sous la condition que le diaphragme soit incliné sur son axe. Le mème phénomène est réalisé sur l'autre alvéole, mais décalé de 180 . Si l'on fait agir cette variation de volume sur un fluide, il peut être aspiré lors de-la croissance des alvéoles, et refoulé lors de la décroissance des alvéoles. Remarque importante: le mouvement de pivotement du diaphragme n'apporte aucune modification géométrique au capsulisme. Le présent principe est valable si le diaphragme ne détermine d'une alvéole variable ou fixe. On décrira ci-après, à titre d'exemples, exemples non limitatifs, deux formes de réalisation mécanique de l'invention. La première concerne une pompe hydraulique double à débit variable, cette pompe pouvant fonctionner en moteur à double cylindrée variable. La seconde réalisation traite un moteur à cylindrée variable à alvéole simple. Extrapolant ces deux exemples, on peut concevoir des pompes-moteurs à cylindrée fixe, simple ou double. PREMIER EXEMPLE : Pompe-moteur double à cylindrée variable, comman de variation par vis. -La figure 1 représente la coupe longitudinale suivant l'arbre moteur ou récepteur. -La figure 2 représente la coupe transversale suivant l'axe de pivotement du diaphragme. -La figure 3 représente une coupe perpendiculaire à laxe des cônes et située d'un coté du diaphragme. -La figure 4 représente une coupe longitudinale des palettes montrant la réalisation pratique de l'étanchéïté entre palette, diaphragme et cône. -La figure 5 représente la connexion entre les deux chambres de refoulement opposées à 1800 et la sortie du fluide sous pression dans l'axe de pivotement du diaphragme. Soit deux demi-carters 1 et 13 assemblés l'un à l'autre. Dans le plan d'assemblage P, sur le mème axe XX1 sont situés un cône C1 repère 2 et un cône C2 repère 3. Ces c8nes Oit leur grande base sphérique convexe de rayan R1 et leur petite bas@ sphérique concave de rayon R2. Les deux cônes sont rendus solidaires par la barre d'accouplement 9. La sphère extérieure est matérialisée par les doux d@@i- coquilles 4 et 5 assemblées par les tirants 17. La sphère i@téri@ure est matérialisée par la pièce 7 qui sert de diaphragme par la mème occasion.Ces sphères sont concentriaues une b l'autre et leur centre commun est situé sur l'axe XX des cônes C1 et C2. les palettes 10 (voir fig. 1,2 et 3) sont encastrées sur la génératrice des cônes, sont radiales à l'axe XXI, et sont on nombre impair. les boisseaux 8 permettent le passage des palettes à travere le diaphragme avec étanchéïté et la séparation des chambres V1 et V2 Les couronnes tournantes 6 et 6bis commandent l'inclinaison du diaphragme suivant l'axe de pivotement YY1 qui est perpendiculaire à l'axe XXI. La tringlerie 14, 15 et 16 réalise la commande micrométrique de l'inclinaison du diaphragme depuis 11 extérieur. L'axe de pivotement du diaphragme est matérialisé par les pièces il et 12, ces pièces sont fixées sur les demi-coquilles 4 et 5. La pièce 11 sert de départ de fluide sous pression dans le cas de pompe, d'arrivée de fluide dans le cas moteur. Les canalisations 18 et 19 réunissent les alvéoles V1 et V2. Sur la figure S, on voit les palettes osculter une alvéole. Lors du pass@ge au point haut à gauche, l'huile est aspirée dan le carter à travers les ouies lors du mouvement de rotation de la palette. Si le diaphragme est incliné sur son axe, le volume situé entra deux pal@ttes consécutives variera durant tout le tour, passant d'une variation minimum au départ, puis une variation maximum et enfin une variation nulle à la fin du + tour. La palette passe alora sur la phase refoulement, et l'huile est drainée pendant cette phase durant toute la variation de volume. L'huile de refoulement de l'alvéole V2 est réunie à celle de l'alvéole V1 par les canalisations I8 et 19, ces deux d bits sont évacués vers l'utilisation par l'axe 11. De cet exemple on tire les conclusions suivantes: - le mouvement d'inclinaison du diaphragme sur son axe n'apporte aucune modification à la géométrie des organes. - La variation possible de volume est très importante. - Le système sphérique est celui qui permet les plus grand volumes sous les plus petites dimensions. - L'étanchéité est excellente, les portés étant importantes et constantes. - Le couple moteur ou résistant est sensiblement perp@ndiculair@ à l'axe de rotation, donc d'effet maximum. - L'équilibrage hydraulique est réalisé par l'opposition parfaite des alvéoles. - Le tirant central annule les réactions hydrauliques, il autorise l'accouplement direct d'organes accessoires. - Le nombre impair des palettes réduit la pulsation à une très faible valeur. - La solution noyée apporte l'absence d'entretion et la longévité. Remarque: la commande de variation de cylindrée peut être automa- tisée et asservie suivant un ordre; pour la compréhension du principe il a été figuré un système simple vis-écrou. DEUXIEME EXEMPLE : Moteur à cylindrée simple variable. Voir fig. C, 7, et 8. Le principe de fonctionnement est le mème que celui de la pompe double, mais la réalisation mécanique en diffère sensiblement. Dans un carter 50 tourillonne un cône dont la grande base est sphérique convexe de rayon Ri et la petite base sphérique concave de rayon R2. La sphère extérieure est réalisée par la pièce 52, la sphère intérieure par la pièce 53. Ces deux sphères sont concentriques et leur axe est situé sur l'axe du cône tournant. Le diaphragme est constitué par la pièce 58 liée à la pièce 59; l'ensemble pivote autour d'un axe 55, concourant à l'axe des sphères et à l'axe du cône. Cet axe 55 comporte en outre les conduits d'alimentation en huile sous pressidn et les canalisations de retour d'huile. Il possède à sa partie arrière un patin de réaction cylindrique aui lui permet un mouvement de pivotement. L'axe de pivotement est sur l'axe des sphères. Le pivotement de l'axe 55 engendre la variation de volume de l'alvéole ménagée entre les sphères, le cône tournant et le diaphragme. Les palettes 60 sont liées au diaphragme, pivotant sur celui-ci, et coulissant lors du mouvement de rotation dans des fentes ménagées dans le cae C1 Les butées tournantes 61 et 62 absorbent les réactions hydrauliques du moteur. Une commande simple par crémaillère circulaire et vis sans fin donne une solution pour la co:rarande extérieure de la variation de vitesse du moteur. Tout autre système peut ètre envisagé pour asservir la vitesse du moteur à un ordre quelconque. REVENDICATIONS 1- Dispositif peemettant d'engendrer un capsulisme simple ou double, variable ou non variable, autorisant un grand rapport de variation de volume du ou des capsulismes lors d'un mouvement de rotation continu, ceci sans déformation géomé -trique des surfaces constituant le capsulisme lors de cette variation de volume. Ce dispositif est constitué par l'espace situé entre deux sphères concentriques, dont l'une extérieure de rayon R1 , et la seconde, intérieure de rayon R2, et de deux cônes C1 et C2 à bases sphériques de rayons R1 et R2. Ces cônes sont situés sur un mème axe XX1 concourant à l'axe des sphères. Sont liées à ces canes des palettes équidistantes et radiales à l'axe XX1, les palettes sont tangentes par leur profil extérieur à la sphère de rayon R1, et par leur profil inté -rieur à la sphère de rayon R2. Un diaphragme pournant autour de l'axe XX1 et pivotant sur un axe YrI, l'axe YT1 étant perpendiculaire à l'axe XI1 et passant par l'axe des sphères, délimite selon son inclinai -son, deux lavéoles identiques et tête-bèche entre sphères, cônes et diaphragme. Si l'inclinaison est fixe, les deux alvéoles sont fixes; si l'inclinaison est variable, les deux alvéoles sont variables. Un système obturateur tournant permet le passage des palettes à travers le diaphragme. Si l'on communique un mouvement de rotation à l'ensemble cônes-palettes, le volume situé entre deux palettes consécu -tives passera au cours de la rotation, d'une valeur minimum à une valeur maximum, puis de cette valeur maximum à la valeur minimum; ceci sur un mème alvéole et à la condition que le diaphragme soit incliné sur son axe. Le même phénomène est réalisé sur le second alvéole, mais décalé de I800. Si l'on fait agir cette variation de volume sur un fluide, il peut être aspiré lors de la croissance des. alvéoles, et refoulé pors de la décroissance des alvéeles. Le dispositif pouvant véhiculer des fluidea liquides, gazeux, ou des mélanges gazeux combustibles ou non combustibles. 2- Dispositif selon la revendication 1 pouvait constituer le principe de réalisation de pompes ou de m@eurs hydrauliques à cylindrée variable dans un grand rapport de variation; ou å cylindrée non variable. 3- Dispositif selon la revendication 1 pouvant constituer le principe de réalisation de moteurs à explosions rotatifs, deux temps ou à quatre temps, à cylindrée fixe, à grande détente, de consommation réduite et de couple moteur uniforme. La cylindrée unitaire ménagée entre deux palettes repère IO est multipliée par le nombre de palettes pour fournir la cylindrée totale. Le cycle 8 établit sur un seul tour de mouvement de rotation pour l'espace situé entre deux palettes consécutives pour un capsulisme à deux alvéoles. 1er toi s: Aspiration du mélange gazeux du point de volume minimum de l'alvéole VI au point de vlomume maximum de l'alvéole V1, soit sur un demi-tour. 2ème temps: Sur le même alvéole VI, compression des gaz du point de volume@maximum de V1 au point de volume minimum de V1 sur le second demitour. Au point de volume minimum, tansfert des gaz comprimes par une canalisation sur l'alvéole V2 dans l'espace situé entre deux palettes à 1800 des palettes précédamment citées. 3ème tempe: Explosion des gaz de cet alvéole V2 au passage sur un système d'allumage continu ou discontinu. La détente des gaz ayant lieu durant la durée du demi-tour. 4ème temps: Echappement libre durant la totalité du demi-tour restant de l'alvéole V2. Il est à remarquer que l'adjonction en série d'un second capsu -lisme consacré exclusivement à l'exploitation du reste de pression des gaz permettrait d'obtenir une détente quasi-totale de ceux-ci. 4- Dispositif selon la revendication 1 pouvant constituer le principe de réalisation de compresseurs rotatifs à grande vitesse d'air ou de gaz. Le cycle des gaz étant le même que celui suivi par le fluide véhiculé dans l'exemple de réalisation da pompe hydraulique double, ceci dans le cas d'un compresseur à débit double. Si l'on couple les alvéoles en série, le compresseur est à débit simple et pression double.