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"PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AUX POMPES ROTATIVES,COMPRESSEURS,
MOTEURS ET AUTRES MACHINES SIMILAIRES."
Le brevet anglais n 341.013 décrit des pompes rotatives, des compresseurs, des moteurs, et des machines similaires du type à aubes rétractiles élastiques, dans lesquels le mécanis- me rétracteur des aubes commandé par le rotor, donne à chaque aube un mouvement de rotation continu de vitesse constante et uniforme ; la construction des diverses parties étant telle que tandis que chaque aube se trouve en travers de la chambre de travail pendant la plus grande partie du cycle, le mécanisme rétracteur élastique fonctionne lorsque l'aube approche de la butée fixe à fluide, pour mettre cette aube en position pour franchir cette butée.
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Dans les machines de ce genre, l'aube rotative doit pouvoir opérer un mouvement à peu près angulaire lorsqu'elle franchit la butée fixe, et des jeux d'une amplitude suf- fisante doivent être prévus entre les aubes du rotor et la butée pour permettre un passage considérable de fluide entre le côté à haute pression et le côté à basse pression de la butée ,d'où il résulte une perte d'efficacité volumétrique (spé- cialement lorsqu'on travaille sur des gaz).
En outre, quand une paire d'aubes est fixée sur les extrémités opposées d'une tige commune, les aubes rotatives ne peuvent être disposées qu'à angle droit par rapport l'une à l'autre et cette obligation arbitraire impose une limitation de la période du cycle pendant laquelle chaque aube agit comme organe propulseur du fluide ou comme organe propulsé par le fluide.
Un des objets de la présente invention est de permettre la réduction des interstices actifs entre les aubes et la butée et de permettre que la section transversale de la chambre de travail puisse être augmentée sensiblement par rapport à la section transversale des passages des aubes dans la butée, avec le résultat d'éviter les -certes aux interstices et ci.'améliorer le rendement volumétrique.
Un autre objet est de permettre un réglée relatif des aubes, de façon que chacune d'elles puisse être opérante sur un angle supérieur à 90 .
D'après la dite invention, les aubes sont contrôlées et actionnées par des mécanismes commandés par le rotor, qui trans- mettent un mouvement d'oscillation variable ou harmonique à la tige de l'aube et qui soient de préférence réglés de façon que, pour chaque aube, un changement dans la direction d'oscillation, avec mouvement angulaire minimum, puisse être synchronisé avec la course de cette aube dans, ou au-delà, de la butée du stator.
Etant donné les caractéristiques générales des machines rotatives auxquelles l'invention est applicable, le mécanisme de contrôle de l'aube doit être conçu pour convertir l'impul-
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sion du rotor en un mouvement oscillant sur la tige de l'aube, et les constructions décrites ci-après, en renvoyant aux dessins, sont des exemples de mécanismes qui, par des modifications adé- quates des détails, peuvent être adaptés pour faire osciller une tige d'aube selon un angle de toute amplitude effective que l'on désire.
Chaque mécanisme comprend essentiellement un membre fixe qui oonstitue ou porte un pivot stationnaire, dont un point ou une zone est décalé par rapport à l'axe du rotor, et est ao- couplé à la tige de l'aube, de façon à produire dans cette dernière une oscillation dérivée de l'ensemble rotatif.
Dans le mécanisme de la fig .I, le rotor a comprend une barre glissière b placée perpendiculairement à l'axe de la tige c de l'aube et disposé pour se mouvoir en va et vient dans des guides aI ; un arbre pivotable fixe d s'étend à travers le palier du rotor et porte un bouton de manivelle décalé dl qui est couplé à la barre glissière par une bielle d2 ; la barre b est couplée à la tige c par une autre bielle d3 à manivelle d4.
Les aubes c1 c2 peuvent être fixées aux extrémités de la tige-à angle droit, comme on le voit dans la fig.2 ( ou à un angle plus grand) et l'ensemble aube-rotor tourne dans le corps du stator e qui comprend, entre les lumières d'admission et de décharge el e2 , des butées fixes f engagées dans la chambre de travail périphérique.
Le mécanisme mettant laige en oscillation est réglé de façon que lorsque chaque aube approohe de la butée stationnaire f, elle est déplacée élastiquement de sa position de travail en travers de la chambre et ramenée à un alignement tel par rapport à la dite chambre, qu'il permette de franchir la butée ; lepassage effectif étant synchronisé par les régla- ges de l'engrenage de commande, de façon à se produire pendant le ralentissement de la vitesse angulaire de la tige de l'aube, qui résulte du renversement. du sens d'oscillation.
Dans le mécanisme selon la fig. 3, un maneton décalé /
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dl est porté par l'arbre fixe d et peut y tourner librement.
Son extrémité d2 glisse sur une cheville de guidage d3 et atta- que des bras oscillants c4 fixés sur la tige c . Pendant que l'ensemble rotor-aube tourne, la cheville de guidage d3 est contrainte par son assemblage à glissement avec le maneton dl de se mouvoir en même temps et transmet une oscillation corres- pondante à la tige de l'aube.
Le mécanisme selon la fig.4 comporte un pignon conique a3 porté par le rotor et attaquant une autre roue d5 de même denture, fixée au stator. La roue a3 est calée sur un arbre coudé a6 porté par le rotor et est accouplée par une bielle a7 à une manivelle dans la tige de l'aube, dont la course est sen siblement plus grande que celle de la manivelle de l'arbre a6.
Les courses des manivelles sont calculées de façon que, bien que l'engrenage fasse tourner la, roue d5 et l'arbre a6 pendant que l'ensemble rotor-aube tourne, la course plus grande de la manivelle de la tige de l'aube assure qu'il ne soit transmit à la tige d'aube, qu'un mouvement oscillant.
Dans le mécanisme selon les fig.5 et 6, le membte fixe consiste en un arbre en forme de Z dont les extrémités d6 sont portées dans des coussinets en alignement avec les axes du rotor et dont le maneton d7 est supporté entre les ma.nivelles décalées d8 dans un plan oblique tel, que son axe recoupe l'axe c de la tige de l'aube, le point d'intersection coïncidant avec l'axe du rotor. Le maneton d7peut être disposé à un angle de 45 par rapport aux extrémités d6, ou à teut autre angle voulu, selon l'amplitude d'oscillation à transmettre à la tige de l'aube.
La tige c est coudée en c7 pour donner le jeu nécessaire pour l'oscillation et le maneton d7est couplé par une bielle d9 en forme d'Y dont les bras d10 embrassent librement le maneton d7, tandis que son corps d11 est relié à la dite manivelle c7 de manière à tourner et glisser librement.
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Lorsque l'ensemble rotor-aube tourne, l'étrier d est contraint par son accouplement avec la tige de l'aube, à tourner sur le maneton oblique d7,de façon que la queue d11 de l'é- trier oscille et transmette une oscillation correspondante à la tige de l'aube.
Dans le mécanisme selon les fig. 7 et 8, où l'organe attaché de l'arbre d porte une manivelle dll qui supporte un axe décalé d12, cet arbre est libre de tourner et est disposé obliquement par rapport à d, sous un angle de 45 ou autre, selon l'amplitude d'oscillation requise. Quand la tige d12 est placée à 45 , les parties sont disposées de telle façon que les axes de d, d12, s'ils étaient prolongés, se recouperaient en un point de la tige de l'aube à peu près mitoyen entre les ex- trémités portant l'aube. En ce point mitoyen, l'axe de l'aube est muni d'une cheville de guidage cIa dont les extrémités sont pivotées aux bras c13 d'un étrier d'articulation en forme de U, cI4, présentant un maneton transversal cI5 pivoté de telle façon dans la tige décalée d12, que l'articulation c14 puisse osciller dans et par rapport à celle-ci.
Le maneton c12 est donc couplé par la bielle c14 à la tige fixe d12, de telle façon que lorsque l'ensemble est mis en rotation par rapport à dI2 , la tige d'aube soit con- trainte à osciller et à changer la direction de son mouvement angulaire, à deux reprises pendant chaque cycle, et de telle façon que (dans le cas d'une machine à double aube) chaque changement dans le sens de l'oscillation de produise synchro- niquement (réellement ou approximativement) au moment où une des aubes' 0 1 ,c2 franchit la butée f du stator.
Dans le mécanisme selon les fig. 9 et 10, l'oscillation de la tige d'aube est produite par un mécanisme à plaque bas- culante c15, dans lequel l'arbre fixe comporte un organe décalé à face oblique qui, dans s.eseffets, est un équivalent mécani- que d'un maneton oblique fixe ( fig. 5 et 6 ) ou d'une tige oblique fixe (fig.7 et 8). La tige d'aube c comporte ici une @
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bafoue-support c14 dans laquelle est pivotée une plaque bascu- lante cI5 oscillant autour d'un axe perpendicula.ire à l'axe de c et passant à travers le point d'intersection des axes du rotor et de la tige de l'aube. L'arbre fixe d porte un organe pivotable d15 présentant une surface en plan incliné avec laquelle entre en contact la plaque basculante c15.
Les parties c15 et d15 sont disposées de façon que leur plan de contact commun passe à travers, ou près de, l'intersection des axes du rotor et de la tige d'aube, de façon que, quand l'ensemble rotor-aube est mis en rotation, la plaque de commande basculante soit maintenue en contact avec, et mise en oscillation par son mouvement sur, la face oblique de l'organe fixe; cette oscilla- tion étant transmise à la tige de l'aube pour changer son sens de mouvement, deux fois pendant chaque révolution du rotor ; chaque changement étant synchronique a.u passage de l'une des aubes c1, c2 sur la butée du stator f.
Les opérations de tous les mécanismes décrits sont cal- culées de façon que lorsque l'aube oscillante s'approche de la butée du stator, sa vitesse angulaire est ralentie lorsqu'elle atteint le moment de changer de direction et, par conséquent, l'aube ne subira qu'un minimum de déplacement angulaire en fran- chissant la butée. Ceci permet que les faces des aubes et des butées soit profilées avec un minimum de jeu sans affecter sen- siblement l'efficacité des aubes comme aubes obturatrices lors- qu'elles franchissent ou traversent une butée.
De plus le pas- sage ou les passages pour les aubes dans la butée, peuvent avoir une superficie transversale sensiblement moindre par rapport à la superficie transversale de la chambre de travail, qu'il n'est possible avec le mécanisme dans lequel les aubes sont rendues élastiquement rétractiles par un mouvement de rotation continu de vitesse uniforme.
Dans toutes les constructions dans lesquelles une cheville pivotable ou une surface pivotable inclinées sont em-
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ployées, l'amplitude de l'angle d'oscillation de l'aube est un facteur qui peut être modifié dans de larges limites par le choix et l'emploi d'un pivot convenablement incliné,, tandis que dans les constructions où l'oscillation résulte d'un mane- ton de manivelle ou d'un pivot décalé de l'axe d'un organe fixe, toute amplitude d'ascillation ( dans de larges limites), peut être prévue en déterminant à l'avance le décalage du pivot et les dimensions relatives des accouplements par bielles;
mais quand il est nécessaire que les aubes oscillent dans un angle supérieur ou inférieur à 90 , elles sont réglées par rapport l'une à l'autre sous un angle approprié à l'amplitude d'osoil- lation désirée.
Le mécanisme de commande d'aube oscillante peut être ap- pliqué à des pompes, à des moteurs ou à d'autres machines si- milaires dans lesquelles ( comme on le voit dans les fig. 2,2A et 2B) le rotor possède deux chambres de travail ciroonféren- tielles x, xl, séparées, entre les logements d'aubes x3, par une cloison interrompue x2. Chaque chambre est en communication avec une butée à fluide f et les aubes ± sont construites avec trois palettes comme on le voit dans les fig.2A et 2B, la fig.2A montrant l'une des aubes dans sa position d'impulsion à travers les chambres à fluide périphériques, tandis qùe la fig.
2B montre l'aube avec ses lamesen aligement par rapport aux dites chambres et franchissant les'butées fixes.
Ou bien les commandes des aubes oscillantes peuvent être appliquées à des machines telles que celle décrite dans le brevet anglais 341.013, dans laquelle des aubes à palette unique sont disposées pour fonctionner dans des ohambres , fluide oloi- sonnées périphériquement et pour passer entre des butées de stator à doubles palettes.
La commande oscillante peut également être appliquée à des machines dans lesquelles des aubes à doubles palettes sont
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employées dans un rotor muni d'une unique chambre à fluide pé- riphérique xl (Fig. 2C,2D, et 2E). Les palettes d'aubes passent alors sur les côtés opposés de la butée f, comme on le voit dans la fig. 2C, dans laquelle l'oscillation de l'aube est ternporai- rement arrêtée, cette aube étant sur le point de se mouvoir dans la direction opposée, indiquée par la flèche.
Mais quelle que soit la construction d'aube adoptée, des cavités sont ménagées dans les parois extérieures des chambres à fluide ou de la chambre à fluide ,pour recevoir les aubes quand elles agissent comme pistons.
REVENDICATIONS.
I) Pompe rotative, compresseur, moteur ou autre machine similaire du type . aube élastiquement rétractile, dans lesquels la rétraction élastique de l'aube est produite par un mécanisme commandé par le rotor qui transmet un mouvement d'oscillation à la tige de l'aube.
2) Une machine rotative du type à aube élastiquement ré- tractile, dans laquelle la rétraction élastique de l'aube est pr.oduite par des mécanismes commandés pur le rotor, qui trans- mettentun mouvement d'oscillation à une tige d'aube tourillonnée dans le rotor de tello façon que son axe d'oscillation recoupe l'axe autour duquel tourne l'ensemble rotor-aube.
3) Une machine rotative comme revendiqué en 1 ou en 2, dans laquelle le mouvement d'oscillation est transmis du rotor à la tige de l'aube par un mécanisme calculé pour opérer de telle façon que le changement de direction de l'oscillation de l'aube et le mouvement angulaire en résultant, soient synchroniques, ou à peu prés synchroniques à la course de l'aube pour franchir la butée du stator.
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"IMPROVEMENTS RELATING TO ROTARY PUMPS, COMPRESSORS,
ENGINES AND OTHER SIMILAR MACHINES. "
British Patent No. 341,013 describes rotary pumps, compressors, motors, and similar machines of the resilient retractable vane type, in which the vane retracting mechanism controlled by the rotor, gives each vane a continuous rotational motion. constant and uniform speed; the construction of the various parts being such that while each vane sits across the working chamber for most of the cycle, the elastic retracting mechanism operates as the vane approaches the fixed fluid stopper, to set that vane in position to cross this stop.
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In machines of this kind, the rotating vane must be able to operate an approximately angular movement when it passes the fixed stop, and clearances of sufficient amplitude must be provided between the blades of the rotor and the stop for allow considerable passage of fluid between the high pressure side and the low pressure side of the stopper, resulting in a loss of volumetric efficiency (especially when working with gases).
Further, when a pair of vanes is attached to the opposite ends of a common shank, the rotary vanes can only be arranged at right angles to each other and this arbitrary obligation imposes a limitation of the period of the cycle during which each vane acts as a propellant member of the fluid or as a member propelled by the fluid.
One of the objects of the present invention is to allow the reduction of the active interstices between the blades and the stopper and to allow the cross section of the working chamber to be substantially increased with respect to the cross section of the passages of the blades in the stopper. , with the result of avoiding -certification at the interstices and ci.'improving the volumetric efficiency.
Another object is to allow relative adjustment of the blades, so that each of them can be operative at an angle greater than 90.
According to said invention, the vanes are controlled and actuated by mechanisms controlled by the rotor, which transmit a variable or harmonic oscillation movement to the shaft of the vane and which are preferably adjusted so that, for each vane, a change in the direction of oscillation, with minimum angular movement, can be synchronized with the travel of that vane in, or beyond, the stop of the stator.
Given the general characteristics of rotary machines to which the invention is applicable, the vane control mechanism must be designed to convert the pulse
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of the rotor in an oscillating motion on the blade shank, and the constructions described below, with reference to the drawings, are examples of mechanisms which, by suitable modifications of the details, can be adapted to oscillate. a blade stem at an angle of any desired effective amplitude.
Each mechanism essentially comprises a fixed member which constitutes or carries a stationary pivot, a point or an area of which is offset with respect to the axis of the rotor, and is ao- coupled to the stem of the vane, so as to produce in the latter an oscillation derived from the rotating assembly.
In the mechanism of fig .I, the rotor a comprises a slide bar b placed perpendicular to the axis of the rod c of the blade and arranged to move back and forth in guides aI; a fixed pivotable shaft d extends through the rotor bearing and carries an offset crank knob dl which is coupled to the slide bar by a connecting rod d2; the bar b is coupled to the rod c by another connecting rod d3 with a crank d4.
The vanes c1 c2 can be attached to the ends of the rod-at right angles, as seen in fig. 2 (or at a larger angle) and the vane-rotor assembly rotates in the stator body which comprises , between the inlet and discharge ports el e2, fixed stops f engaged in the peripheral working chamber.
The mechanism putting the snow in oscillation is adjusted so that when each vane approaches the stationary stop f, it is elastically displaced from its working position across the chamber and brought back to such an alignment with respect to said chamber, that it makes it possible to cross the stop; the actual passage being synchronized by the settings of the control gear, so as to occur during the slowing down of the angular velocity of the vane stem, which results from the overturning. direction of oscillation.
In the mechanism according to fig. 3, an offset crankpin /
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dl is carried by the fixed shaft d and can rotate freely there.
Its end d2 slides on a guide pin d3 and engages the oscillating arms c4 fixed on the rod c. While the rotor-vane assembly rotates, the guide pin d3 is constrained by its sliding connection with the crankpin d1 to move at the same time and transmits a corresponding oscillation to the vane stem.
The mechanism according to fig.4 comprises a bevel pinion a3 carried by the rotor and attacking another wheel d5 with the same teeth, fixed to the stator. The wheel a3 is wedged on a bent shaft a6 carried by the rotor and is coupled by a connecting rod a7 to a crank in the rod of the blade, the stroke of which is significantly greater than that of the crank of the shaft a6 .
The crank strokes are calculated so that although the gear rotates the wheel d5 and the shaft a6 while the rotor-vane assembly is rotating, the greater stroke of the vane stem crank ensures that only an oscillating movement is transmitted to the blade stem.
In the mechanism according to Figs. 5 and 6, the fixed member consists of a Z-shaped shaft whose ends d6 are carried in bearings in alignment with the axes of the rotor and whose crank pin d7 is supported between the cranks. offset d8 in an oblique plane such that its axis intersects the axis c of the blade shaft, the point of intersection coinciding with the axis of the rotor. The crankpin d7 can be arranged at an angle of 45 relative to the ends d6, or at any other desired angle, depending on the amplitude of oscillation to be transmitted to the stem of the vane.
The rod c is bent at c7 to give the necessary play for the oscillation and the crankpin d7est coupled by a Y-shaped connecting rod d9 whose arms d10 freely embrace the crankpin d7, while its body d11 is connected to said crank c7 so as to rotate and slide freely.
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When the rotor-vane assembly turns, the caliper d is forced by its coupling with the rod of the vane, to turn on the oblique crank pin d7, so that the tail d11 of the caliper oscillates and transmits a oscillation corresponding to the vane stem.
In the mechanism according to fig. 7 and 8, where the attached member of the shaft d carries a crank dll which supports an offset axis d12, this shaft is free to rotate and is disposed obliquely with respect to d, at an angle of 45 or the like, depending on the amplitude of oscillation required. When the rod d12 is placed at 45, the parts are arranged in such a way that the axes of d, d12, if they were extended, would intersect at a point of the rod of the blade roughly midway between the ex- hoppers carrying the dawn. At this midpoint, the blade axis is fitted with a guide pin cIa whose ends are pivoted to the arms c13 of a U-shaped hinge bracket, cI4, having a transverse crank pin cI5 pivoted by such a way in the offset rod d12, that the joint c14 can oscillate in and relative to it.
The crank pin c12 is therefore coupled by the connecting rod c14 to the fixed rod d12, so that when the assembly is rotated with respect to dI2, the blade rod is forced to oscillate and to change the direction of its angular movement, twice during each cycle, and in such a way that (in the case of a double vane machine) each change in the direction of the oscillation occurs synchronously (actually or approximately) at the time when one of the vanes' 0 1, c2 crosses the stop f of the stator.
In the mechanism according to fig. 9 and 10, the oscillation of the blade shank is produced by a tilting plate mechanism c15, in which the fixed shaft has an offset member with an oblique face which, in its effect, is a mechanical equivalent. than a fixed oblique crank pin (fig. 5 and 6) or a fixed oblique rod (fig.7 and 8). The blade shank c has here an @
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c14 baffle-support in which is pivoted a rocking plate cI5 oscillating about an axis perpendicular to the axis of c and passing through the point of intersection of the axes of the rotor and the blade stem . The fixed shaft d carries a pivotable member d15 having an inclined surface with which the rocking plate c15 comes into contact.
The parts c15 and d15 are arranged so that their common plane of contact passes through, or near, the intersection of the axes of the rotor and the vane stem, so that when the rotor-vane assembly is set in rotation, the tilting control plate is maintained in contact with, and put into oscillation by its movement on, the oblique face of the fixed member; this oscillation being transmitted to the stem of the vane to change its direction of movement, twice during each revolution of the rotor; each change being synchronous with the passage of one of the blades c1, c2 over the stop of the stator f.
The operations of all the mechanisms described are calculated in such a way that when the oscillating vane approaches the stop of the stator, its angular speed is slowed down when it reaches the moment of changing direction and, therefore, the vane will only undergo a minimum of angular displacement when crossing the stop. This allows the faces of the vanes and stops to be profiled with a minimum of play without significantly affecting the efficiency of the vanes as shutter vanes when they pass or pass through a stop.
In addition, the passage or passages for the vanes in the abutment, may have a substantially smaller transverse area compared to the transverse area of the working chamber, than is possible with the mechanism in which the vanes are. made elastically retractable by continuous rotational movement of uniform speed.
In all constructions in which a swivel peg or an inclined swivel surface is used
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bent, the amplitude of the vane's oscillation angle is a factor which can be varied within wide limits by the selection and use of a suitably inclined pivot, while in constructions where the oscillation results from a crank handle or a pivot offset from the axis of a fixed component, any oscillation amplitude (within wide limits) can be foreseen by determining in advance the offset of the pivot and relative dimensions of connecting rod couplings;
but when it is necessary for the vanes to oscillate at an angle greater than or less than 90, they are adjusted relative to each other at an angle appropriate to the desired amplitude of oscillation.
The oscillating vane drive mechanism can be applied to pumps, motors or other similar machines in which (as seen in Figs. 2,2A and 2B) the rotor has two circumferential working chambers x, xl, separated, between the vane housings x3, by an interrupted partition x2. Each chamber is in communication with a fluid stop f and the ± vanes are constructed with three vanes as seen in fig. 2A and 2B, fig. 2A showing one of the vanes in its pulse position across the peripheral fluid chambers, while FIG.
2B shows the dawn with its blades in alignment with the said chambers and crossing the fixed stops.
Or, the oscillating vane controls can be applied to machines such as that described in British patent 341,013, in which single vane vanes are arranged to operate in peripherally-operated fluid chambers and to pass between thrust stops. double vane stator.
The oscillating drive can also be applied to machines in which double vane vanes are
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used in a rotor equipped with a single peripheral fluid chamber xl (Fig. 2C, 2D, and 2E). The blade vanes then pass over the opposite sides of the stopper f, as seen in FIG. 2C, in which the oscillation of the vane is temporarily stopped, this vane being about to move in the opposite direction, indicated by the arrow.
However, whatever the blade construction adopted, cavities are formed in the outer walls of the fluid chambers or of the fluid chamber, to receive the vanes when they act as pistons.
CLAIMS.
I) Rotary pump, compressor, motor or other similar machine of the type. Elastically retractable vane, in which the elastic retraction of the vane is produced by a mechanism controlled by the rotor which transmits an oscillating movement to the stem of the vane.
2) A rotating machine of the elastically retractile vane type, in which the elastic retraction of the vane is produced by mechanisms controlled by the rotor, which transmit an oscillating movement to a journaled vane rod. in the tello rotor so that its axis of oscillation intersects the axis around which the rotor-blade assembly rotates.
3) A rotary machine as claimed in 1 or 2, in which the oscillating motion is transmitted from the rotor to the blade shank by a mechanism calculated to operate in such a way that the change of direction of the oscillation of the vane and the resulting angular movement are synchronous, or more or less synchronous with the travel of the vane to cross the stop of the stator.
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