<Desc/Clms Page number 1>
" Dispositif au moyen duquel on obtient un contact étanche entre le piston et les parties fixes d'une machine rotati ve telle qu'un compresseur, une pompe, oa an motear." la présente invention est relative à une ma- chine rotative qai'peat être employée comme moteur, comme pompe oa. comme compresseur, dans laquelle les princi- peux organes actifs se composent de deux parties concen- triques qui sont fixes l'une relativement à l'autre, et d'an piston en forme d'anneau, mobile relativement aux parties concentriques et excentré relativement à ces
<Desc/Clms Page number 2>
parties, qui s'appuie sur celles-ci d'une manière étanche, .
et qui est muni- d'un couvercle en forme de disques lequel s'appuie sur les bords des parties concentriques qui coo- pèrent avec le piston d'une manière étanche, et dont l'éten- due est telle que la périphérie du disque se trouve constam- ment à l'extérieur de la face intérieure de celle des deux parties concentriques qui est disposée autour de l'autre.
$ Dans les machines de cette sorte, de même que dans les machines rotatives en général, la condition principale pour obtenir le degré voulu d'efficacité est une étanchéité satisfaisante des régions en contact des parties qui se meuvent l'une en face,,de l'autre. Dans les machines qui font l'objet de l'invention, l'étanchéité doit non seulement être obtenue entre le piston et les parties concentriques, là où ces or- ganes sont en contact l'un avec l'autre, mais le disque qui accompagne le piston doit également s'appuyer sur ces surfaces d'appui de manière à former une fermeture étanche.
De plus, on doit obtenir une disposition telle qu'elle s'oppose à l'effort produit par la pression élevée sur un des côtés du disque relativement au milieu de celui-ci, et qui a tendance à fausser le disque, de telle manière que le disque ne soit pas éloigné de sa position d'appui du coté de la haute pres- sion car il pourrait se produire des fuites entre ces parties et le disque lui-même.
Les conditions d'étanchéité indiquées ci-dessus sont réalisées par la présente invention d'une manière simple et complètement satisfaisante. Cette invention a principalement en vue de donner au moteur une étanchéité suffisante dans la pratique pour permettre d'obtenir le rendement le plus élevé possible.
Elle concerne en premier lieu, un dispositif au moyen duquel on obtient une étanchéité certaine, en partie dans la direction d'un rayon entre le piston mobile excentri- quement et les surfaces concentriques avec lesquelles il est
<Desc/Clms Page number 3>
en contact, et en partie dans la direction de l'axe entre le couvercle du piston et les parties concentriques.
Cette disposition est caractérisée principalement par la- fait que, entre le piston et l'organe qu'il fait mouvoir, ou par-, lequel il est mû, on dispose une liaison mobile qui ,est faite de telle manière que, lorsqu'il se produit un moment de rotation, entre le piston et la partie qu'il fait mouvoir, ou entre le piston et la partie qui lui transmet le mouvement, cette liaison pousse le piston, de sorte qu'il sappuie d'une manière étanche sur les surfaces avec lesquelles il vient en contact. Cette poussée peut se produire dans la direction de l'axe ou dans la direction d'un rayon en vue d*obtenir l'étanchéité dans l'une quelconque de ces directions, ou bien elle peut être aussi bien produite suivant l'axe que suivant le rayon, en vue d'obtenir l'étanchéité dans.les deux directions.
Le dispositif est représenté à titre d'exemple dans les dessins joints à l'aide desquels il sera décrit avec plus d'exactitude.
La figure 1 représente en coupe longitudinale une machine rotative employée comme compresseur.
La figure 2 représente une vue en coupe de la machine dans laquelle on a enlevé un coté du carter et du piston: '
La figure 3 représente la machine vue par la partie supérieure dans laquelle on a enlevé un coté du carter.
Les figures 4 à 9 représentent les pièces séparées de la liaison dont il a été question précédemment entre le piston et l'organe auquel le mouvement est transmis à l'or- gane qui fait mouvoir le piston, cette liaison produisant la poussée du piston de manière à l'amener dans la position dans laquelle l'étanchéité est obtenue.
La figure 10 représente une vue en bout de la machine dans laquelle le disque recouvrant le piston est enlevé du carter.
<Desc/Clms Page number 4>
La figure 11 représente une fente pratiquée dans le piston dans la direction de l'axe, avec des bandes d'étan- chéité introduites dans les bords.
La figure 12 est une coupe suivant la ligne bb de ,la figure 13 de la machine, avec un dispositif pour produire la détente ou l'action composée lorsque la machine fonctionne comme moteur.
La figure 13 montre une coupe axiale de la machine représentée dans la figure 12 et munie de deux pistons mobiles excentriquement.
1 est le bâti de la machine qui est porté par la plaque 2 et qui forme une seule pièce avec les couronnes con- centriques 3 et 4.5 désigne le piston qui/coopère avec les parties 3 et 4 et se meut excentriquement relativement à celles- ci. Ce piston peut être exécuté en une seule pièce avec le couvercle 6 en forme de disque dont la partie intérieure s'ap- puie sur le bord des couronnes 3 et 4 d'une manière .tanche, et qui recouvre la chambre de travail annulaire qui se trouve entre ces couronnes dans toutes les positions occupées par le piston 5.7, est une paroi intermédiaire fixe disposée entre les deux couronnes 3 et 4 qui pénètre dans une ouver- ture 8 correspondante axiale du piston 5 (figure 11) .
9 désigne un organe de guidage disposé de manière à pouvoir être déplacé entre le bâti 1 et le piston 5 ou le disque 6, cet organe dirigeant le piston pendant son mouvement, et empêchant les plaques d'étanchéité montées dans les bords de l'ouverture 8 d'appuyer fortement contre la paroi inter- médiaire 7. Le coté du bati 1 tourné du côté du disque 6 est fermé par le couvercle 10, et le côté opposé est fermé par le "couvercle 11. Su un des côtés de la paroi 7, on a pratiqué dans la chambre de travail annulaire, des ouvertures 12 (figure
2) lesquelles, lorsque la machine est un compresseur constituent les orifices d'entrée d'air.
On a pratiqué sur le côté opposé de la paroi 7 les orifices de sortie 13. qui sont fermés par le,
EMI4.1
i::IUl.t!Jé.J.IJes l4 commandées par des re38ort]î qui empéchent 1'emLrée'1'
<Desc/Clms Page number 5>
de l'air extérieur dans la chambre de travail. On a prévu dans le couvercle 11 un évidement 15 qui recouvre les deux soupapes
14 et les ouvertures 13. Cet évidement est en liaison avec l'orifice de refoulement 16. Les ouvertures d'admission 12 sont recouvertes par une chambre 17 pratiquée dans le même couve r clé 11 laquelle communique avec la tubulure d'admission 18.
Comme le fonctionnement des deux paires d'ouvertures d'admission et d'échappement 12 et 13 qui coopèrent alternati- vement avec le piston 5, de manière que l'admission se fasse . vers l'une des.,deux parties de la chambre de travail séparées l'une de l'autre et que l'échappement se fasse à partir de l'autre partie, est déjà connue il n'est pas nécezsaire de le décrire d'une manière détaillée.
Le dispositif mécanique qui constitue la partie prin- cipale de l'invention et qui agit sur le piston 5 suivant les dessins de manière à produire un contact étanche aussi bien dans la direction de l'axe que dans la direction d'un rayon -est disposé de la manière suivante : Une tête rectangulaire 19 est reliée avec le disque 6 en son centre de telle manière qu'elle accompagne uniformément le piston dans son mouvement. Des ailes de guidage 20 font saillie sur les côtés opposés de la tête 19 et sont disposées obliquement relativement à l'axe de rotation. Ces ailes pénètrent dans les rainures 21 qui ont la même obliquité de manière à pouvoir glisser .longitudinalement.
Ces rainures sont pratiquées dans un manchon cylindrique 22 fixé sur l'arbre 3 lequel est porté par des paliers 24 fixés sur la partie 25 qui forme une seule pièce avec le bâti 1. Le manchon 26 est enfoncé sur l'arbre 23. Ce manchon peut tourner et se déplacer longitudinalement sur l'arbre et s'appose sur le coté. extérieur du palier extérieur'2 En dehors du manchon 26, le manchon 28 est enfoncé sur l'arbre 23 et fixé sur celui-ci au moyen d'une goupille 27. Les extrémités des manchons 28 et 27 disposées en regard l'une de l'autre sont munies de dents.
<Desc/Clms Page number 6>
obliques 29 qui coopèrent ensemble comme on le voit dans la figure 3.
Le manchon 31 est enfoncé sur le manchon 28 et pénè- tre par deux appendices 32 diamétralement opposés formas sur son extrémité interne dans des évidements correspondants 33 formés dans le manchon 26 qui peut tourner et se déplacer longitudinalement sur l'arbre 23 On peut fixer our le manchon
31 une poulie, une roue dentée ou un dispositif analogue ou bien ce manchon peut être accouplé directement avec un noteur.
Les dispositifs décrits en dernier lieu fonctionent @t de la manière suivante:
Dans les conditions indiquées ci-dessus, c'est-à-dire lorsque la machine fonctionne comme compresseur ou le cas échéant comme pompe, la force motrice est transmise par la poulie, la roue dentée ou le dispositif analogue relié avec le manchon 31 ou bien par le moteur relié avec ce manchon. Le manchon 31 tourne dans ce cas dans la direction de la flèche 34 indiquée dans la figure 1. Le manchon 26 est alors entraîné dans la rotation de la partie 31. Les dents obliques 29 du manchon 26 agissent sur les dents obliques 30 du manchon 28 fixé sur l'arbre
23 de sorte que l'arbre 23 est déplacé longitudinalement vers lu droite de la figure 1.
Le manchon 22 est entraîné dans le dé- placement. Comme les ailes 20 de la tête 19 sont en prise avec la rainure 21 du'manchon 22, il en résulte en premier lieu que le piston 5 avec son couvercle 6 est entrainé dans le déplace- ment de sorte que le disque 6 est appuyé solidement sur la surface de contact correspondante des parties concentriques 3 et
4. Le frottement qu'il est nécessaire d'obtenir dans ce but entre les rainures 21 et les ailes 20 est assuré au moyen d'un res- sort 23 introduit dans la partie 22 et s'appuyant contre la tête 19.
Après que le disque 6 a été amené de la .lanière indi- quée ci-dessus à s'appuyer fortement sur les bords des parties, concentriques 3 et 4, le déplacement de l'arbre 23 se poursuit par suite du contact entre les dents obliques 29 et 30 et, comme le piston 5 qui par le disque 6 repose fortement sur sa surface de contact ne peut par conséquent prendre part au dé-
<Desc/Clms Page number 7>
placement postérieur, il en résulte que la partie 22 'en surmon- tant la résistance de frottement entre la rainure 21 et l'aide 20, agit sur cette dernière de telle sorte, que celle-ci par l'intermédiaire de la tête 19 déplace le piston 5 suivant un rayon c'est-à-dire vers le bas, lorsque le piston occupe la position de la figure 1,
de sorte que le piston est appuyé d'une manière étanche contre les' parties concentriques 3 et 4 suivant les points en lesquels il est en contact avec ces parties. Le piston 5 et le disque 6 sont de cette Manière au moyen d'une liaison mobile entre le piston et l'organe qui fait mouvoir celui-ci amenés à s'appuyer d'une manière étanche sur les parties correspondantes aussi bien dans la direction de l'axe que dans la direction d'un rayon. Cette étanchéité est évidemment maintenue constamment pendant le mouvement du piat.on et du disque et cela indépendamment des positions que les organes peuvent avoir.
Le dispositif qui vient d'être décrit peut également être exécuté d'une autre manière. On peut ainsi prévoir à la place des parties 29 et 30 qui commandent le déplacement longi- tudinal de l'arbre 83, un ou plusieurs pas de vis pratiqués dans l'arbre et un ou plusieurs écrous lesquels sont en prise avec l'organe auquel le mouvement est transmis ou avec l'or- gane moteur de telle manière que par suite du moment de rota- tion, le déplacement longitudinal de l'arbre soit commandé par l'intermédiaire des écrous*
Suivant la figure' 11 on a disposé dans les bords de l'entaille 8 du piston 5 des bandes d'étanchéité qui s'ap- puient par leurs bords extérieurs disposés vis-à-vis l'un de l'autre contre les deux côtés de la paroi intermédiaire7 fixée entre les deux parties concentriques 3 et 4.
Sur l'un des côtés relativement au milieu (sur le côté droit suivant la figure 1) il règne pendant le travail de la machine une pression élevée qui est plus grande'que la pression qui règne sur le côté opposé. Sur le côté de haute pression, le disque 6 est influencé par la pression de la chambre de
<Desc/Clms Page number 8>
travail de manière à être écarté de la surface de contact. Au cas ou l'on laisse agir cette pression, c'est-à-dire au cas ou rien ne s'oppose à l'effet produit par celle-ci, il en résulte une fuite du coté de la haute pression entre le disque et la surface sur laquelle il s'a puie. Pour empêcher / cela on emploié un dispositif compensateur particulier.
Ce dispositif peut être exécuté de telle manière que du côté oppo- sé au coté de haute pression on prévoit une ou plusieurs ou- vertures dans la surface de joint ou a proximité de cette sur- face qui s'y trouve, ces ouvertures étant en liaison avec la conduite de refoulement de la machine de telle manière que, au moyen de ces ouvertures, une pression effective d'une même valeur que la pression indiquée précédemment du côté de la haute pression agisse sur le disque, de sorte que le disque au point de vue de son appui sur les deux parties concentriques soit équilibré et se trouve dans un plan.
On a représenté dans le dessin une autre disposition permettant d'obtenir cette compensation. Dans la figure 1 no- tamment, les bords d'une cloche 42 s'appuient contre le côté extérieur du disque 6 cette cloche étant pressée contre le disque d'une manière étanche au moyen d'un ressort 43. La cloche doit être disposée excentriquement relativement au dis- que 6 dans la position représentée en traits et points dans la figure 10 dans laquelle elle est poussée du côté opposé au coté de haute pression. Le côté de haute pression de cette manière est maintenu libre sur une partie plus importante que le côté opposé lequel est en grande partie recouvert par la cloche.
La conséquence en est que, lorsque le disque 6 cédant à la pression du côté de haute pression est éloigné de la position dans laquelle il s'appuie d'une manière étanche sur les organes qui coopèrent avec lui, et qu'il se produit par suite de la fuite qui en résulte une action de la haute pression sur le côté extérieur du disque, cette pression agira sur la plus grande partie du disque 6 qui reste libre, laquelle sous l'influence de la pression est ramenée dans sa position d'appui
<Desc/Clms Page number 9>
étanche. Pour obtenir un accroissement de la compensation qui a été décrite en dernier lieu la cloche peut utilement être rendue mobile le long de la paroi extérieure du disque,'6 relativement au milieu.
La disposition de la cloche peut éga- lement être utilisée d'une autre manière, notamment en la remplissant avec un fluide sous pression élevée ou en faisant le vide à l'intérieur de celle-ci, de sorte que ainsi la pres- sion sur la surface recouverte par.la cloche peut être plus grande ou plus petite que la pression exercée sur la surface qui entoure la cloche. La position de la cloche relativement au milieu doit évidemment 'être réglée dans chaque cas particulier.
La cloche peut le cas échéant, être remplacée par une membrane disposée sur un anneau ou un organe analogue lequel est relié au carter d'une manière appropriée.
Dans le cas représenté dans la figure 12 où la machine ' est construite de manière à servir de moteur, deux canaux 44 et 45 en forme de rigole sont pratiqués sur la paroi inté- rieure du disque' 6. Le canal 44 a la forme d*un arc de même rayon que la partie 4 et le canal 45 a le même rayon que la partie 3. Le fluide moteur qui dans le cas de la figure 13 est amené à travers l'arbre creux 46 parvient dans la chambre du milieu 47 de même que dans la chambre 48 qui communique avec ce- lui-ci.
A chaque fois que le piston 5 se meut avec le disque 6, il en résulte un changement de position, des canaux 44 et 45 de telle manière qu*ils soient., recouverts .périodiquement par les parties correspondantes 4 et 3, et par suite qu'ils coïnci- dent avec les bords indiqués, et que périodiquement ils croisent ces bords ou parviennent dans une position extérieure à ces bords. Dans la position 49 indiquée en traita-et points dans la figure 12, le canal 44 coupe les bords de la partie 4 et l'une de ses extrémités se trouve dans la chambre 47 et l'autre extrémité dans la chambre de travail 50.
Dans cette position, le canal 44 permet la circulation du fluide moteur depuis la chambredu milieu 47 jusqu'à la chambre de travail 50.
<Desc/Clms Page number 10>
sana la. même position, le canal 45 coupe le bord de la partie
3 et communique par une extrémité avec la région extérieure de la chambre de travail 50 et par l'autre extrémité avec la chambre 48, et permet la circulation du fluide moteur depuis cette dernière chambre jusqu'à la chambre de travail 52.
Les deux chambres de travail 50 et 52 sont par suite remplies partiellement par le fluide moteur à pleine pression lequel se détend avec le même effet dans les deux chambres et, après avoir accompli son travail s'échappe à travers l'ouverture 22 entre les bords du piston 5 et la paroi 7 et vers l'extérieur à travers l'ouverture 53 de la partie 3.
Au lieu d'admettre le fluide moteur sous pleine pression de la manière décrite ci-dessus dans les deux chambres de travail, le travail du moteur peut avoir lieu d'après le prin- cipe de la détente et le principe composé. La chambre intérieure de travail 50 est dans ce cas fermée vers l'extérieur et le fluide¯ moteur agit sous pleine pression de la manière décrite précédemment introduit au moyen du canal 44 et détendue en partie dans la chambre. L'ouverture de sortie prévue dans le disque 6 est alors libérée, laisse sortir le fluide moteur en partie détendu dans une chambre située à l'extérieur du dis- que 6, à partir de laquelle il pénètre dans la chambre exté- rieure 52, soit par l'intermédiaire du canal 45 de la manière déjà décrite, soit directement à travers une ouverture prati- quée dans le disque 6.
Dans le disque 54 relié d'une manière invariable avec l'arbre du moteur, on a disposé un tiroir 56 mobile suivant un diamètre, lequel est relié avec le piston 5 au moyen d'un arbre de manivelle 56. Un ressort 57 est tendu entre le tiroir 55 et un manchon du disque de manivelle 54. Ce ressort agit sur le tiroir 55 et sur l'axe- de manivelle relié avec celui-ci, de telle manière que le piston est maintenu constamment donc également aussi pendant le mouvement appuyé contre les parties -.concentriques 3 et 4.
La direction du déplacement du tiroir 55 est oblique
<Desc/Clms Page number 11>
relativement à la ligne droite qui joint le centre du disque
54 et l'axe de manivelle 56, de telle manière que l'on obtient le mouvement dupiston qui tend à la rapprocher des couronnes 4 et 5 dans la direction des points de contact*
On a représenté dans la figure 13 deux ensembles de moteurs disposés de la manière décrite ci-dessus, lesquels sont assemblés l'un à côté de l'autre dans la direction axiale* L'un des ensembles peut être déplacé suivant l'axe à 1'intérieur du carter 58 de telle sorte que les deux ensembles peuvent être approchés l'un de l'autre dans la direction de l'axe de la manière voulue.
Pour obtenir ce résultat, l'ensemble dépla- çable est relié avec une membrane 59 laquelle s'appuie sur le disque 33 relié au carter 58. Le disque ne s'étend pas jusqu'au dispositif de fixation 61 des bords de la membrane, mais à l'intérieur de ce dispositif la membrane reste libre sur une certaine largeur. La pression sur cette partie restant libre 62, et la pression de grandeur égale sur la surface 63 qui se trouve à l'intérieur de la précédente et en face de celle-ci sur l'ensemble moteur se compensent et il en résulte qu'il ne se produit aucun changement de la forme de la membrane.
La pression qui' règne à l'intérieur des surfaces indiquées, qui agit d'un coté contre la membrane- et contre la plaque d'ap- pui de cette membrane, a en revanche comme conséquence que l'ensemble moteur est poussé vers l'intérieur, de sorte que la partie libre de la membrane peut se déplacer vers l'intérieur.