Brevet FR2606113A1 — publié le 19880506

L L'inverition est du domaine des. moyens de transmissions des puissances mécaniques et c le a plus particulièrement pour objet des perfectionnements à un accouplement hydrodynamique. On connait des dispositifs de couplage hydrodynamique dit encore coupleurs hydrauliques du type se composant de deux demi-accouplements à aubes formant tous les deux un circuit de travail en forme de tore, d'un carter relié avec un demi-accouplement et enveloppant l'au- tre demi-accoup]lement, ainsi que d'un tuyau d'évacuation non-rotatif qui se trouve dans 1 'espace du conduit d'évacua- tion formé entre le carter rotatif et l 'autre demi-accouple- ment, la position de 'ouverture d'entrée déterminant le taux d'admission du dispositif de couplage en état de marche. Un dispositif d'accouplement de ce type a été divulgué par le brevet DE PS 977 505. Dans le cas d'un tel dispositif d'accouplement, le liquide de travail se trouve à] 'inté- rieur de 'espace de travail en forme de tore qui est constitué par des roues à aubes, c'est-à-dire la roue primaire et la roue secondaire. Il se trouve également à l'intérieur du tuyau d'évacuation qui est situé à côté de l'espace de travail. Cet espace intérieur du tuyau d'évacua- tion est normalement délimité vers l'extérieur par un carter en rotation ensemble avec la roue primaire à aubes. Dans le carter s'enfonce un tuyau d'évacuation qui n'est pas en rotation, qui se dirige de façon essentiellement radiale et qui retire en permanence une partie supérieure du liquide de travail. On connaît des dispositifs d'accouplement avec un tuyau d'évacuation fixe ou réglable radialement, avec lequel le taux d'admission du dispositif d'accouplement hydrodyna- mique et ainsi la caractéristique du nombre de tours et du couple vitesse peut être changée. L'évacuation de la partie supérieure du liquide de travail à partir de l'intérieur duh tuyau d'évacuation et le transport ultérieur du liquide dans le système suivant des conduites et de l 'automatisme asservi s'effectue sous l 'effet de la pression dynamique du liquide en entrant dans le tuyau d'évacuation. Dans ce cas, il est important que le liquide afflue vers le tuyau d'évacuation le plus régulièrement possible. Si cela n'est pas le cas, des fluctuations de pression pourraient apparaître dans le système de conduite du tuyau cité apportant des perturba- tions dans le système d'automatisme asservi consécutif. Il est connu qu'on peut atteindre un flux régulier du liquide dans l'orifice du tuyau d'évacuation si le liquide en rotation dans l'espace intérieur du conduit d'évacuation prend, le plus possible, la même vitesse de rotation que les parties du carter en rotation. Cet objectif n'est pourtant pas encore atteint aujourd'hui dans la mesure désirée comme l'indiquent les explications suivantes. Dans le dispositif d'accouple- ment selon la fig.1l du DE.PS 977 505, l'intérieur du tuyau d'évacuation est disposée sur le côté arrière de la roue à pompe; c'est-à-dire que l'intérieur du tuyau d'évacuation est délimité par le côté arrière de la roue à pompe et par une partie du carter du dispositif d'accouplement fixé sur la roue à pompe et par une partie du carter du dispositif d'accouplement fixé sur la roue à pompe. Ainsi toutes les parois de délimitation de l'interieur du tuyau d'évacuation sont en rotation avec le même nombre de tours. On obtient en effet -en coopération avec des aubes disposées sur le côté intérieur de la paroi du carter, normale par rapport à l'axe,- que le liquide de travail qui se trouve dans le tuyau d'évacuation prend la même vitesse de rotation que la roue primaire et le carter du dispositif d'accouplement. Un inconvénient de cette construction existe pourtant dans le fait que l'on a besoin d'un double carter du dispositif d'accouplement, c'est-à-dire, l'on n'a pas seulement fixé le carter du dispositif d'accouplement sur la roue primaire à aubes, déjà citée, prévue pour former.l'espace initt'èieur du tuyau d'évacuation, mais que l'on y a aussi fixé un deuxième carter enveloppant la roue secondaire à aubes. A cause des coûts élevés de fabrication qui en résultent et de l'augmen- tation du poids, il a fallu renoncer à ce type de construc- tion des coupleurs. Selon la fig.2 du brevet alle- mand DE-PS 977 505, l'intérieur du tuyau d'évacuation est délimité d'une part par le côté arrière de la roue secondai- re à aubes, et d'autre part par le carter du dispositif d'accouplement fixé sur la roue primaire. Un avantage de cette construction réside dans le fait que l'on à besoin que d'un seul carter du dispositif d'accouplement. Un inconvé- nient existe pourtant dans le fait que les parois de délimitation de l'espace intérieur du conduit d'évacuation se trouvent en rotation avec des nombres de tours diffé- rents; car comme c'est connu, la roue secondaire à aubes, aussi en état de marche continu, est toujours en rotation avec un nombre de tours un peu moins important que le carter du dispositif d'accouplement relié avec la roue primaire à aubes. Ainsi le liquide de travail qui se trouve dans le tuyau d'évacuation est évacué de façon moins bonne dans la direction de la circonférence que ce n'est le cas avec la construction de la fig.l1. On a essayé de compenser cet inconvénient par le fait que l'on a prévu des aubes 23 non seulement sur la paroi du carter normal par rapport à l'axe mais aussi sur la paroi du carter parallèle à l'axe, qui doivent servir pour l'entrainement du liquide dans l'espace intérieur du conduit d'évacuation. Cette mesure n'a cepen- dant pas suffi -à part des dépenses de fabrication élevées pour les aubes- à éviter dans une mesure suffisante 'exis- tence de vibrations de pression dans le système des condui- tes qui suivent le tuyau d'évacuation. Des mesures pour éliminer de telles vibrations ont également été divulguées par le brevet allemand DE-PS 764 378. Le dispositif d'accouplement hydro- dynamique qui y est décrit possède un espace intérieur de conduit d'évacuation délimité par deux parois du carter. Dans ce cas, les deux parois du carter sont fixées sur la roue primaire à aubes. Pour amortir ou empêcher des vibra- tions indiquées, on a prévu des chicanes parallèles à l'axe en forme de nervures qui sont disposées radialement vers l'intérieur. Un inconvénient de cette construction réside de nouveau dans les dépenses élevées de construction, d'une part pour les deux carters du dispositif d'accouplement indiqués et d'autre part pour les chicanes en forme de nervures. L'invention a ainsi pour but de proposer pour un dispositif d'accouplement hydrodynamique du genre précité, des mesures grâce auxquelles les vibrations de pression dans]le tuyau d'évacuation et dans le système suivant de conduites seront évitées, tout en maintenant simple la construction d'un dispositif d'accouplement, selon laquelle il n'existe qu'un seul carter relié avec l'un des demi-accouplements et enveloppant l'autre demi-accouplement en formant l'espace intérieur du conduit d'évacuation. Ce but est atteint selon l'in- vention grâce à un dispositif du type général sus-défini dans lequel la face interne dudit carter comporte une pluralité de rainures sensiblement radiales équirépartis et dans lequel lesdites rainures se prolongent sur toute l'étendue radiale de l'espace intérieur du conduit d'évuca- tion. Grâce à cette disposition le carter du dispositif d'accouplement tournant, qui limite l'espace intérieur du conduit d'évacuation vers l'extérieur, est muni sur son côté intérieur, mouillé d'huile, de cavités allongées qui s'étendent sur toute la zone de contact avec le liquide de travail. L'effet de ces cavités en forme de stries ou de rainures résu] lte apparemment de ce que le liquide de travail touche une surface avec une rugosité intentionnellement créée. Ainsi on assure un entraînement sûr du liquide dans la direction de la circonférence. Ceci favorise apparemment l'afflux régulier du liquide dans l'ouverture d'entrée du tuyau d'évacuation; car les vibra- tions de pression dans la zone du tuyau d'évacuation apparues jusqu'à maintenant sont maintenant, pour la plu- part, éliminées. Les règles sus-énoncées sont aussi valables, dans la comparaison du dispositif d'accou- plement connu selon la fig.2 du brevet a]lemanà DE-PS 977 505. Vraisemblablement les aubes disposées sur la paroi du carter normale par rapport à l'axe ont aussi l'effet d'un courant de liquide dirigé radialement vers l'extérieur, qui induit ensuite des courants transversaux irréguliers menant aux fluctuations de pression précitées. Contrairement à cela on évite apparemment de façon complète, dans le cas du dispositif d'accouplement selon l'invention, les courants transversaux irréguliers précités au oyen des cavités en forme de rainures fines et nombreuses, prévues à la place des aubes. De même la différence de nombre de tours, entre la paroi du carter d'une part et le côté arrière de la roue à aubes intérieure d'autre part, consi- dérée comme désavantageux jusqu'à maintenant, ne cause apparemment plus de perturbations. Ainsi, on peut maintenir la construction simple et connue d'un dispositif d'accouple- ment ne comportant qu'un seul carter. Un autre aspect important de l'invention résidant dans le fait que le rapport de la largeur des rainures à la distance séparant les rainures l'une de l'autre à leur extrémité radiale intérieure est pratiquement égale à 1, tandis que le rapport de la largeur des rainures au rayon d'action intérieur le plus grand du conduit d'évacuation est supérieur à 1/40 avec une valeur optimale de 1/60. On notera que le nombre de rainures sur la paroi intérieure de l'espace intérieure du conduit d'évacua- tion d'environ 420 mm montraient de façon alors suprenante une élimination complète des vibrations de pression, dans le cas d'un nombre, par exemple de 137 rainures d'environ 4 mm de largeur et d'environ 100 mm d'une longueur radiale. Il est avantageux que les cavi- tés soient réparties de façon régulière et étroite sur la surface du carter rotatif. Dans ce cas, une disposition radiale des cavités a pour effet un entraînement particuliè- rement efficace du liquide. L'inventeur a reconnu que la disposition des cavités radiales dans seulement une partie du carter rotatif, c'est-àdire de préférence sur la paroi du carter dans le voisinage pour assurer un entraînement du liquide de travail et pour supprimer les vibrations. Cette paroi du carter peut être, soit une paroi extérieure de l'espace intérieure du tuyau d'évacuation, soit aussi une paroi de séparation entre le tuyau d'évacuation et l'un des des demi-accouplements. Pour éviter la présence de vibra- tions apparues par interférences entre des parties rotatives et le carter, on a choisi de préférence un nombre premier comme nombre de cavités, par exemple le nombre 137 déjà cité ci-dessus. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va être faite d'un exemple de réalisation en relation avec les figures de la planche unique annexée, dans laquelle: - la fig.l est une coupe trans- versale d'un dispositif d'accouplement de l'invention, - la fig.2 est une vue suivant la flèche II de la surface intérieure du carter du disposi- tif de la figure 1, et - la fig.3 illustre en coupe à travers la paroi du carter des formes possibles des rainu- res. Sur la fig.1, on montre un dis- positif d'accouplement comprenant un premier demi-accouple- ment 1 relié à une machine motrice non-représentée, et un deuxième demiaccoup]ement 2 pour commander une machine de travail non représentée. Un carter 3 du dispositif d'accou- plement est relié au premier demi-accouplement 1 et envelop- pe le deuxième demi-accouplement 2. Le carter 3 du disposi- tif délimite un espace intérieur formant conduit d'évacua- tion 4 en aval du deuxième demi-accouplement. Dans l'état de marche du dispositif d'accouplement, une bague de lubrifica- tion circulante se forme dans cet espace du conduit d'éva- cuation. Le volume de cette bague est déterminé par un tuyau d'évacuation 5 par lequel, selon sa position radiale, du liquide de travail est régulièrement évacué. Pour obtenir une évacuation la plus intense du liquide à partir de la bague de l'espace intérieur du conduit d'évacuation 4, il est nécessaire d'obtenir une vitesse de rotation du liquide de travail identique le plus possible à celle du carter lui-même. Selon l'invention, la surface intérieure 6 du carter 3 rotatif est munie de cavités 7 s'étendant de façon radiale. Ces dernières représentent une augmentation volon- tairement produite de la rugosité de la surface 6. D'autre part, la conception simple des cavités radiales 7 empêche en effet un transport intensif dans une direction radiale, par lequel le liquide de travail à l'intérieur de la bague de lubrification intérieure au conduit d'évacuation 4, pourrait prendre un mouvement indépendant non-controlé (avec des courants transversaux) et qui serait gênant pour une évacua- tion efficace et régulière. La disposition purement radiale des rainures 7 produit ainsi un mouvement du liquide de travail dans une direction essentiellement orientée vers le tuyau d'évacuation. La fig.2 montre une vue de la surface intérieure du carter 3 du dispositif d'accouplement. On peut reconnaître la juxtaposition serrée des rainures radiales 7 et leur étendue à partir de la zone radiale intérieure vers la zone radiale extérieure du carter 3 du dispositif d'accouplement. Il est reconnu avantageux que le rapport de la largeur (a) des rainures 7 au rayon intérieur le plus grand de l'espace intérieur du conduit d'évacuation 4 soit choisi entre 1/40 et 1/60. En outre il est utile de choisir la distance (c) entre les rainures 7 et leur extrémité intérieure radiale environ égale à la largeur, 1 des rainures e. La fig.3 montre une coupe trans- versale à travers les rainures radiales. Ces dernières peuvent être exécutées avec une section rectangulaire, semi-circulaire ou encore en forme de coin choisie arbitrai- rement. Les rainures sont exécutées avec seulement quelques millimètres de profondeur et de largeur, et il est impor- tant, que la transition entre -la surface 6 lisse et les rainures se fasse suivant des arêtes vives. Grâce à une exécution des rainu- res conforme à l'invention, on obtient à la fois un entraînement efficace du liquide de travail dans la direc- tion de la circonférence, avec un effet minimal de pompage radial vers l'extérieur et un empêchement des vibrations de pression dans l'ensemble de la tuyauterie. Bien que l'on ait décrit et représenté des formes particulières de réalisation de l'in- vention, il doit être compris que la portée de cette dernière n'est pas limitée à ces formes mais qu'elle s'étend à tout dispositif de couplage hydrodynamique comportant une ou plusieurs des caractéristiques générales énoncées plus haut. R E V E X D I C AT I O NS 1.- Dispositif de couplage hydrodynamique du type se compo- sant de deux demi-accouplements à aubes formant tous les deux un circuit de travail en forme de tore, d'un carter relié avec un demi-accouplement et enveloppant l'autre demi-accouplement, ansi que d'un tuyau d'évacuation non-rotatif qui se trouve dans l'espace du conduit d'évacuation formé entre le carter rotatif et l'autre demi-accouplement, la position de l'ouverture d'entrée déterminant le taux d'admission du dispositif d'accou- plage en état de marche, caractérisé: en ce que la face interne (6) du dit carter (3) comporte une pluralité de rainures (7) sensiblement radiales équirépartis, et en ce que lesdites rainures se prolongent sur toute l'étendue radiale de l'espace inté- rieur du conduit d'évacuation (4); 2.- Dispositif de couplage hydrodynamique selon la revendi- cation 1, caractérise: en ce que le rapport de la largeur (a) des rainures (7) à la distance (c) séparant les rainures l 'une de l'autre à leur extrémité radiale intérieure est pratiquement égale à 1, tandis que le rapport de la largeur (a) des rainures (7) au rayon d'action (R) intérieur le plus grand du conduit d'éva- cuation (4) est supérieur à 1/40, avec une valeur optimale de 1/60; 3.- Dispositif de couplage hydrodynamique selon les reven- dications 1 et 2, caractérisé: en ce que les rainures radtiales (7) s'étendent sur une zone radiale correspondant à la zone de réglage de l'orifice d'un tuyau d'évacuation (5): 4.- Dispositif de couplage hydrodynamique, selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé: en ce que le nombre des rainures (7) radiales est un nombre premier; 5.Dispositif de couplage hydrodynamique selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé: en ce que la transition entre une rainure (7) et la surface interne (6) du carter se fait suivant une arête vive.