Brevet FR2802971A1 — publié le 20010629

L'invention se rattache au secteur technique des dispositifs pour l'entraînement en rotation à très grande vitesse d'outils quelconques ou autres organes. Il est connu d'utiliser un moteur pneumatique mettant en oeuvre au moins turbine dont l'entraînement s'effectue par envoi d'air comprimé. problème posé est donc d'entraîner à très grande vitesse un organe quelconque notamment par envoi d'un jet d'air. On peut citer par exemple, à titre indicatif nullement limitatif, l'enseignement du brevet FR 2.688.731. Avec ce type de moteur, il est apparu que la vitesse d'une turbine est parfois trop importante, dans le cadre de petit diamètre, notamment pour l'outillage courant. Or, cette très grande vitesse pose un problème important, au niveau notamment de l'usure et de la casse des outils. Il est donc apparu particulièrement important de pouvoir maîtriser ces vitesses, sans pour autant diminuer la puissance qui est étroitement lié à la vitesse. En effet une diminution de la vitesse va inévitablement générer une diminution de puissance. a observé que réaliser une contre-pression à l'échappement de l'aubage de la turbine, détruit une partie de la puissance et aussi de sa vitesse. Or, la conception des turbines, avec multiplicité d'alimentation et multiplicité d'aubes, permet d'obtenir, dans de nPtites proportions, une puissance suffisante pour être largement supérieure aux autres systèmes existants et particulièrement la turbine à palettes. Le problème technique étant ainsi posé, il est apparu important de jouer sur valeur de la contre-pression à l'échappement des aubes la turbine. Étant donné que la contre-pression casse en partie la puissance la vitesse, compte tenu du problème posé, il est nécessaire de redonner de la puissance sans pour autant diminuer la vitesse. Dans ce but, pour obtenir ce résultat, peut, soit utiliser la contre-pression pour l'envoyer à nouveau au travers de canaux d'alimentation de section plus importante sur une turbine unique générant ainsi une suralimentation, soit utiliser la contre-pression pour l'envoyer au travers de canaux d'alimentation, de section plus importante, sur une deuxième turbine, générant ainsi une détente multiple. Le problème technique étant ainsi posé, il a été conçu et mis au point un moteur pneumatique présentant au moins un étage avec turbine, comprenant - un moyen d'alimentation en air comprimé, - des moyens pour le réglage du débit d'air, - des moyens de distribution et de détente de l'air dans une chambre de compression recevant la turbine de manière à créer une contre-pression à l'échappement des aubes de ladite turbine, - des moyens pour l'évacuation de l'air de la chambre de compression. Suivant d'autres caractéristiques - le moyen d'alimentation est constitué par un raccord dispose coaxialement à la turbine et débouchant dans l'alésage d'un corps en communication avec la chambre recevant la turbine ; - les moyens pour le réglage du débit d'air sont constitués un robinet assujetti à des moyens de fermeture, d'ouverture et de réglage ; - les moyens de distribution et de détente de l'air sont constitués par une multiplicité de rainures orientées formées en bout du corps recevant les moyens d'alimentation ; - les moyens d'évacuation de l'air de la chambre de compression sont constitués par des orifices en communication avec ladite chambre et l'air extérieur ; - la turbine est rendue solidaire d'un arbre porte-outil monté tournant en bout du carter recevant ladite turbine et accouplé au corps d'alimentation en air comprimé. Dans une autre forme de réalisation, notamment dans le cas où l'on souhaite maîtriser la puissance et redonner de la vitesse au système, en utilisant une détente multiple, le moteur présente deux étages comprenant chacun une turbine et une chambre de compression disposées coaxialement. Dans cette forme de réalisation et compte tenu du problème posé à résoudre, la première turbine, en communication avec le moyen d'alimentation du corps, est rendue solidaire d'une portée circulaire que présente la deuxième turbine en délimitant une première chambre de compression séparée d'une deuxième chambre de compression par des moyens de distribution et de détente de l'air. Les moyens de distribution et de détente de l'air de la deuxieme chambre de compression sont constitués par un stator présentant périphérïqiiement une pluralité de rainures d'alimentation orientées, ledit stator étant rendu solidaire d'une partie de la deuxième turbine. Compte tenu du problème posé d'obtenir une vitesse très élevée mais compatible, dans le cas notamment de petites dimensions, en jouant la valeur de la contre-pression d'échappement de l'aube de la turbine la pression d'entrée est supérieure à la contre-pression elle-même supérieure à la pression atmosphérique, ladite contre-pression étant calculée par la différence des sections d'alimentation de la turbine et de celle d'échappement à la sortie de la ou des chambres de compression. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective avant montage des principaux éléments du moteur pneumatique à deux étages de turbine ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale correspondant à la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de côté correspondant à la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale de l'ensemble moteur présentant un seul étage avec une turbine ; - la figure 5 est une vue semblable à la figure 4 montrant le moteur équipé d'un appareil à chanfreiner. Comme le montrent les figures des dessins, notamment la figure 2, l'ensemble moteur pneumatique comprend carter (1) recevant, à l'une de ses extrémités, un corps (2). Comme il sera indiqué dans la suite de la description, le carter (1) présente des aménagements internes pour le montage d'un organe tournant par exemple sous forme d'un axe porte-outils (3) entraîné par au moins un étage avec turbine. Le corps (2) est agencé pour assurer l'alimentation en air comprime du ou des étages de turbines, puis le réglage du débit d'air, sa distribution et sa détente, dans une chambre de compression relative à l'étage de turbines considéré à l'intérieur du carter (1 ). Dans l'exemple illustré, le carter se présente sous forme d'un cylindre creux vissé sur une portée filetée (2a) du corps (2). Le corps (2) est également réalisé sous forme d'un cylindre. Après assemblage, le carter (1) et le corps (2) constituent un ensemble unitaire de forme générale cylindrique. Le corps (2) présente un canal coaxial (2g) en communication avec un raccord (4) pour l'alimentation en air comprimé, par exemple sous une pression de 6 bars. Le canal coaxial ( ) susceptible d'être obturé à volonté par un robinet (5). Selon la forme de réalisation illustrée figure 2, le robinet (5) est un bouton poussoir et permet le passage de l'air après avoir vaincu un effort important résultant de la pression de l'air comprimé. Cet effort disparaît ensuite au moyen d'un orifice (2b) en communication avec l'extérieur et avec le chambrage dans lequel est monté avec capacité de coulissement guidé le poussoir (5). Le poussoir (5) est monté à l'encontre d'un ressort de rappel (6) pour mettre en communication un espace annulaire (5a) du robinet avec le canal d'alimentation (2g). Le robinet (5) fonctionne donc en tout ou rien. A noter que l'échappement de l'air par le canal (2b) est rendu possible étant donne que l'alimentation secondaire (2c) du robinet est obturée lors de son enfoncement, à l'encontre du ressort (6). Le réglage du débit est réalisé par une vis pointeau non représentée, coopérant avec le canal d'alimentation (2g). Le canal d'alimentation (2g) disposé coaxialement à l'axe de la ou des turbines, est en communication avec des orifices (2d) et (2e) percés de part en part dans l'épaisseur du corps (2) et selon deux plans orthogonaux. L'air qui passe au travers de ces orifices est distribué au tra-,ers d'une pluralité de rainures d'alimentation (2f) formées périphériquement au bout du corps (2), à l'extrémité opposée de celle recevant raccord d'alimentation en air comprimé. L'air est ainsi détendu dans une première chambre de compression (7) recevant une première turbine (8). La chambre de compression (7), formée à l'intérieur du carter cylindrique (1), est donc formée à sortie des aubes (8a) de la turbine (8). La turbine (8) est rendue solidaire d'une portée circulaire (9a) que présente une deuxième turbine (9). La turbine (9) présente une autre portée circulaire (9b) pour le montage d'un organe (10) faisant office de stator présentant péri phénquement une pluralité de rainures d'alimentation orientées (10a). Ainsi, depuis la première chambre de compression (7), l'air est à nouveau distribué au travers des rainures d'alimentation (10a) et rédétendu dans une detixièine chambre de compression (l l) formée à l'intérieur du carter (2), derrière les aubes (9c) de la turbine (9). L'air de la deuxième chambre de compression (11) est évacué par une pluralité d'orifices (l a) formés circulairement en bout du carter (1 ). Les deux turbines (8 et 9) sont rendues solidaires du porte-outil (3) monté tournant en combinaison avec des paliers à roulement (12) logés respectivement dans un chambrage du carter (1) et en bout du corps (2). Le porte-outil présente tout type d'agencement pour la fixation d'un outil (1 Dans l'exemple de réalisation illustrée figure 4, l'ensemble moteur présente un seul étage à turbine. L'ensemble demeure réalisé de la meure façon que celui décrit précédemment. On désigne par (14) la turbine, et par (15) lit chambre de compression qui apparaît derrière les aubes de ladite turbine. Comme indiqué, le porte-outil peut recevoir tout type d'outils. L'ensemble du moteur tel que défini selon les caractéristiques de l'invention, petit être équipé d'un appareil à chanfreiner, comme le montre schématiquement la figure 5. Compte tenu de ces dispositions, en dépassement de la position fermée à l'encontre du ressort, il est possible d'introduire pendant un temps réduit tin jet d'air d'alimentation inverse au sens de rotation, de manière à freiner la ou les turbines. Dès relâchement de l'effort sur ressort, le robinet se met en position fermée. A noter également que, dans le cas d'un montage à deux étages, à l'échappement de la turbine et dans chambre de compression, l'air est renvoyé à la turbine au travers de canaux de section plus importante, afin de cloisonner la phase de récupération l'air dans la chambre de compression et son évacuation à la deuxième sortie de la turbine. Compte tenu de ces différentes caractéristiques, il ressort que la pression d'entrée ou d'admission est supérieure à la contre-pression, elle meme supérieure à la contre-pression atmosphérique. La contre-pression est calculée par la différence de section d'alimentation de la turbine et celle de l'échappement à la sortie de la chambre de compression considérée. A noter que la compression peut être sensiblement égale à la pression d'admission. L'invention trouve de nombreuses applications parmi lesquelles on peut citer, à titre indicatif nullement limitatif - outillage à main tel que : perceuses, meuleuses crayon et à disque, donnant plus de puissance et éventuellement plus de vitesse ; - broche de fraisage à grande vitesse donnant plus de vitesse et moins d'encombrement sur les machines à commande numérique conventionnelle tous autr--s matériels ; - moteur pneumatique en complément et en remplacement des moteurs à palettes existants ; - moteur pneumatique à rotation lente et grande puissance. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle - consommation d'air courant (non graissé, non filtré) - élimination tout frottement ; - augmentation des puissances d'outillage â main ; - augmentation des puissances du moteur pneumatique pour un même encombrement - élimination problèmes de survitesse sur les turbines supprimant ainsi tout risque d'éclatement des aubes et tout problème lié au roulement ; - élimination problèmes de survitesse ; - plus de puissance dans un même encombrement et poids plus réduit par rapport à un moteur selon l'état de la technique ; - application axiale d'un effort annulant les jeux éventuels des roulements de la turbine. REVENDICATIONS -1- Moteur- pneumatique présentant au moins un étage avec turbine, caractérisé en ce comprend - un moyen d'alimentation (4) en air comprimé, - clos moyens (5) pour le réglage du débit d'air, - des moyens de distribution et de détente de l'air dans une chambre de compression (7) recevant la turbine (8) de manière à creer une contre- pression à l'échappement de l'aube de ladite turbine (8), - des moyens pour l'évacuation de l'air de la chambre de compression. -2- :Moteur pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'alimentation est constitué par un raccord (4) disposé coaxialement à la turbine et débouchant dans l'alésage d'un corps (2) en communication avec la chambre recevant la turbine. -3- Moteur pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour réglage du débit d'air sont constitués un robinet (5) assujetti à des moyens de fermeture, d'ouverture et de réglage. -4- Moteur pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de distribution et de détente de l'air sont constitués par une multiplicité de rainures orientées (2f), formées en bout du corps (2) recevant les moyens d'alimentation. -5- Moteur pneumatique selon la revendication 1, caracterisé cri ce que les moyens d'évacuation de l'air de la chambre de compression (7) sont constitués par des orifices (la) en communication avec ladite clianrbre et l'air extérieur. -6- Moteur pneumatique selon la revendication 1, caractérisé cri ce que la turbine (8) est rendue solidaire d'un arbre porte-outil (3) monté tournant en bout du carter recevant ladite turbine et accouplé au corps d'alimentation (2), en air comprimé. -7- Moteur pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente deux étages comprenant chacun une turbine et (9) et une chambre de compression disposées coaxialement. -8- Moteur pneumatique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première turbine (8), en communication avec le moyen d'alimentation du corps, est rendue solidaire d'une portée circulaire (9a) que présente la deuxième turbine (9) en délimitant une première chambre de compression séparée d'une deuxième chambre de compression par des moyens de distribution et de détente de l'air. -9- Moteur pneumatique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de distribution et de détente de l'air de la deuxième chambre de compression sont constitués par un stator (10) présentant péri phériquement une pluralité de rainures d'alimentation orientées (10a), ledit stator étant rendu solidaire d'une partie de la deuxième turbine (9). -10- Moteur pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la I -cssion d'entrée est supérieure à la contre-pression elle-même supérieure à la pression atmosphérique, ladite contre-pression étant calculée par la diftcrence des sections d'alimentation de la turbine et de celle d'échappement à la sortie des chambres de compression.