Brevet FR2715207A1 — publié le 19950721

La présente invention concerne un dispositif hydraulique à barillet destine à la distribution de tous fluides sur plusieurs réseaux différents indépendants. Le principe de fonctionnement consiste à utiliser la propriété dune rotule sphérique creuse, contenant le fluide oscillant à l'intérieur de deux couronnes équipées de canalisations.rotule. Le mouvement oscillant permet de mettre en communication les uns après les autres les orifices de la sphère avec les canalisations d'entrée et de sortie remplaçant des soupapes. On connaît des dispositifs de distribution motorisé équipé soit de clapet, soit de soupape. Ces clapets et ces soupapes sont généralement soumis par une usure précoce compte tenu de leur conception. Certains dispositifs du type électrovannes sont utilisés pour pallier à cette usure. Elles ont l'inconvénient d'associer un système de commande difficile à synchroniser. En outre, ces dispositifs sont régulés de façon fiable quand on les associe à des commandes électromécanique et électronique particulièrement difficile à mettre en oeuvre comme par exemple le moteur axial à disque incliné ou à disque oscillant. La présente invention permet de pallier ces inconvénients en utilisant un dispositif de distribution simple dépourvu de clapets ou de soupapes dont le coût de fabrication est faible et dont le fonctionnement est simplifié. L'invention dénommée dispositif hydraulique de distribution par rotule creuse caractérise ce qui sous l'effet d'une alimentation en continu d'un fluide, cette rotule, oscille dans une coquille, constitué par deux couronnes formant un corset. La rotule creuse comporte des orifices qui communiquent périodiquement et successivement avec les orifices des couronnes eux-mêmes prolongés par des canalisations de la distribution. L'invention ainsi définie présente de nombreux avantages, notamment - une grande fiabilité de fonctionnement même à grande vitesse, - un coût de fabrication faible, - une maîtrise de la commande, - une faible usure par l'abandon du système à clapets - un élément de transmission de pression facile. La présente invention sera mieux comprise grâce aux dessins annexés qui ne sont présentés qu'à titre indicatif et non limitatif dans une réalisation préférentielle. On a représenté sur les figures 1, 2, 3 de la planche 1/VII le principe de fonctionnement de la rotule creuse de distribution avec ses couronnes tronconiques utilisées comme logement. On a dessiné sur la figure 4 de la planche 2/VII son pivot de fonctionnement ; On a dessiné sur la figure 5 de la planche 4/VII une vue éclatée de la rotule creuse en fonctionnement ; On a représenté sur les figures 6, 7, 8 de la planche 5/VII le fonctionnement de la rotule sur un dispositif de distribution. La figure 9 représente une application du dispositif à un système de pompage La figure 10 représente une application du dispositif à un ensemble de motorisation Les figures 11, 12, 13, 14 de la planche 7/VII représentent les détails de fonctionnement dans un dispositif de motorisation. En se reportant aux figures 1, 2, 3 de la planche 1/VII on trouve le schéma de principe de fonctionnement de la rotule creuse. La rotule est constituée d'une sphère creuse (1) contenant le fluide ou liquide destiné à transmettre l'énergie hydraulique. Cette sphère comporte dans cet exemple quatre orifices (7) et (8) servant à l'introduction du fluide et sa sortie. La sphère est mobile et peut osciller dans un chassis constitué de 3 coquilles hémisphériques (3). La sphère (1) ou rotule est couronnée à sa partie supérieure et inférieure par les couronnes (5) et (6) représente sur les figures 2 et 3 de la planche 1/VII. Les couronnes de profil tronconique sphérique sont dotées de tubulure (9) et (10) constituant des canalisations d'arrivée et d'évacuation du fluide accumulé dans la sphère. On a représenté sur la figure 4 de la planche 2/VII l'ensemble de la rotule de distribution complètement montée. Dans cet exemple la sphère (1) constituant la rotule est portée à l'intérieur par les coquilles hémisphériques porteuses (3) dans lesquelles elle oscille. Cette sphère creuse est dotée des quatre orifices d'entrée et de sortie du fluide (7) et (8). Sur ces orifices on a disposé la couronne supérieure (6) et inférieure (5). Ces couronnes de forme tronconique ou un diamètre maximal inférieur au diamètre total de la sphère (1). Elles constituent un corset dans lequel oscille la sphère (1) ou rotule. Le mouvement oscillant de la sphère (1) ou rotule, s'effectue de bas en haut. il permet de mettre en communication les orifices (7) de la sphère creuse avec les tubulures (9) de la couronne (6). Dans ces conditions la couronne basse (5) obture les orifices (8) de la sphère creuse. Dans un mouvement inverse la sphère creuse oscille du bas vers le haut et les orifices (8) de cette sphère sont mis en communication avec les canalisations (10) de la couronne(S) : la couronne(6) obture dans cette positions les orifices (7) de la sphère creuse (1) ou rotule. Le mouvement répété permet de mettre en communication alternativement les orifices (7) avec les canalisations (9) ou les orifices (8) avec les canalisations (10). Ces mouvements d'oscillation et de mise en communication des orifices et de tubulures (7) (8) et (9) (10) sont représentés sur la figure 5 représentant la vue éclatée de la sphère oscillante. Les couronnes étanches (5) et (6) sont constituées de matériaux auto-lubrifiés afin de faciliter le frottement. Ils sont aménagés dans un corps métallique en mouvement. Dans cet aménagement de distribution on réalise éventuellement d'autres variantes utilisant des orifices secondaires associé à des canalisations avec d'obtenir une distribution plus complexe du fluide contenu dans la sphère. On a représenté sur les figures 6, 7, 8, le fonctionnement du dispositif au moyen d'une alimentation totalement hydraulique. La rotule ou sphère creuse (1) est alimentée en continu au moyen de la canalisation (13) avec du fluide ou liquide. Un bloc métallique (14) est pourvu des canalisations (9) et (10). Ce bloc oscille sous l'action des variations de pression afin de mettre en communication les orifices (9) et (10) avec l'orifice (15) usiné dans la sphère creuse. Le bloc métallique (14) sert de corset à la rotule creuse. Sur la figure 9 on a représenté l'adaptation de la rotule creuse à une pompe hydraulique associée à un dispositif à manivelle. Ce dispositif à manivelle est entraîné par un arbre tournant (20). Ce mouvement de rotation provoque sur la tige (21) un mouvement oscillant que subit le bloc (14) constitué ici par un dôme (22). La rotule creuse (1) coiffé d'une coquille (23) voit ses orifices de distribution mis en relation avec les têtes de cylindre (27) au moyen des tubulures (9) et (10). Ce mouvement est obtenu par le mouvement oscillant de la rotule. Les cylindres (28) constituant des corps de pompes sont formés d'un double élément coulissant (16) et (17). L'extrémité inférieure de chaque cylindre (28) est alimenté par un circuit hydraulique au niveau (26). Ces circuits hydrauliques de pompage sont raccordés aux canalisations (18) et (19) servant à la circulation du fluide. La rotule creuse (1) portée par les éléments (24) enserre une alimentation hydraulique communiquant avec la rotule (1). Lorsque l'élément métallique tourne ou oscille les tubulures (28) subissent un mouvement de va-et-vient semblable au mouvement d'un piston. Le liquide contenu dans ces tubulures sont selon l'inclinaison du bloc (14) aspire ou refoule à la fréquence du mouvement du bloc (14). L'aspiration du fluide s'effectue par la canalisation (13) qui pénètre dans la rotule creuse (1), alimente le cylindre (28) en dépression tandis que le cylindre en surpression renvoit le liquide vers les canalisations (18) ou (19) selon la position compression dépression du cylindre (28). Le fonctionnement du dispositif consiste à aspirer le fluide par les cyclindres (28). Le fluide est transmis dans la rotule creuse (1) portée par la coquille (23) traverse des canalisations (9) et (10) puis rejeté dans la canalisation (13). La canalisation (13) aspire le fluide et le rejete dans les cylindres (28) au rythme de la rotation du bloc entraîneur (14) Dans une version plus complexe avec un mouvement de rotation de la masse métallique (14) on peut commander un jeu de 4 cylindres (28) placé en quadrature. Sur la figure 10 on a décrit une variante d'une application à un moteur à disque tournant. La rotation du bloc métallique (14) entraîneur est assurée par l'arbre tournant (20) placé dans l'axe du dispositif. Le bloc métallique (14) repose sur le couvercle de la chambre (30) au moyen d'un roulement à bille (34). Le cyclindre (28) et la rotule creuse (1) supérieure coiffée par la coquille (23) sont reliés au bloc métallique par des axes (29). L'axe central (21) est fixé manchon cannelé qui provoque l'oscillation du plateau mobile autour du cardan (35), relié au bloc 30. Chaque cylindre (28) dispose d'un double chemise coulissante (16) et (17) permettant la variation du volume de la chambre. Les chemises supérieures (16) se terminent par une coquille enveloppante (23) qui ferme et ouvre alternativement les orifices de la rotule creuse (1). Les chemises inférieures (17) se terminent par une coquille (23) qui ferme alternativement les orifices inférieurs de la boule creuse (1). L'alimentation des rotules creuses (1) et des cylindres (28) est obtenue au moyen d'une alimentation en fluide ou en gaz explosif par les canalisations (33). Lorsque le cylindre (28) est en extension il aspire le fluide ou gaz. L'orifice des rotules est fermé. Lorsque le cylindre (28) est en compression il rejette le fluide ou le gaz, par des orifices de la rotule creuse (1). Ce gaz ou ce fluide est un générateur de pression. Le fonctionnement de la rotule creuse (1) supérieure et inférieure coiffée de leur coquille (23) est identique à celle décrite dans la figure 4 . Les gaz ou le fluide s'échappent par les canalisations (33). On a représenté sur les figures 11, 12, 13, 14, les - différentes positions de la boule creuse du distributeur (1) par rapport à l'ouverture inférieure (36). REVENDICATIONS REVENDICATION 1 Dispositif hydraulique de distribution par rotule creuse caractérisé en ce qu'il comporte une boule creuse contenant le fluide, cette boule porte des orifices d'entrée et de sortie du fluide coiffé par des coquilles et porté par un chassis où oscille la boule creuse, deux couronnes constituant le corset de la sphère, sont équipées de canalisations d'entrées et de sorties du fluide, la boule creuse montée sur des pistons à chemises coulissantes est mobile, l'alimentation en fluide génère une compression ou une dépression qui constitue la motorisation, un dispositif doté de transmission transforme ces variations de pression en élément moteur. REVENDICATION 2 Dispositif hydraulique de distribution par rotules creuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distribution du fluide est obtenu au moyen d'une boule creuse contenant le fluide garni de deux orifice (7) et (8) d'entrée et de sortie du fluide communiquant périodiquement avec les canalisations (9) et (10) servant à l'alimentation et l'évacuation du fluide, ces canalisations étant portées par deux couronnes (5) et (6) servant de corset à la boule dans lesquelles elle oscille. REVENDICATION 3 : Dispositif hydraulique de distribution par rotule creuse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rotule soumise à un mouvement oscillant transmet son énergie au moyen d'une coquille (23) qui la coiffe et les variations de pression subies à l'intérieur de la boule creuse provoque l'oscillation de ces coquilles (23) portant les canalisations (9) et (10) d'aspiration et d'expansion issues du cylindre (28) entraînant en circulation le fluide contenu dans les canalisations (18). REVENDICATION 4 Dispositif hydraulique de distribution par rotule creuse selon la revendication 1, caractérisé en ce que les variations de pression provoquent un élément moteur au moyen de cylindre (28) comportant une double chemise (16) et (17) coulissant l'une dans l'autre. Ces cylindres mûs par un bloc tournant (14) sont périodiquement soumis à une aspiration et une compression qui sont régulées par une boule creuse coiffée par une coquille (23). REVENDICATION 5 Dispositif hydraulique de distribution par rotule creuse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation des cylindres (28) est obtenue au moyen de canalisations (33) remplissant les cylindres (28) lorsqu'ils sont mis en dépression et que les coquilles (23) ont obturé les canalisations (9) et (10) sous l'action des rotules creuses. REVENDICATION 6 Dispositif hydraulique de distribution par rotule creuse selon la revendication 1 caractérisée en ce que le dispositif fonctionne sous forme d'une pompe au moyen de cylindres (28) coulissant dans les chemises (16) et (17) connectées à l'alimentation d'un fluide, lorsque un cylindre (28) est en compression ; la coquille (23) s'incline et met en communication le cylindre concerné avec la boule creuse au moyen de canalisation (10) servant à évacuer le fluide à la manière d'une pompe. REVENDICATION 7 Dispositif hydraulique de distribution par rotule creuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la commande de débit et la quantité de liquide peut être régulée au moyen d'une commande extérieure agissant sur le décalage de la distribution par déplacement des ouvertures entrée et sortie (9) et (10) du fluide dans la rotule creuse (1) devant son enveloppe distributrice (23). REVENDICATION 8 Dispositif hydraulique de distribution par rotule creuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'harmonisation des mouvements de va-et-vient des cylindres (28) coulissant dans les chemises (16) et (17) est obtenue au moyen d'un bloc mécanique (14) incliné décrit un mouvement elliptique assurant le mouvement des cylindres (28) et un la distribution au niveau de la rotule du fluide.