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BREVET D'INVENTION, " Machine rotative pouvant servir de compresseur ou de moteur ".
La présente invention est relative à une machine rotative comgrtant un cylindre fixe en communication avec deux conduites et à l'intérieur duquel est disposé excentriquement un rotor dans lequel sont engagées des pales en contact avec les parois du cylindre fixe.
Dans les machines de ce genre connues jusqu'à présent, les dites pales peuvent coulisser dans le rotor excentré et lors- que celui-ci tourne elles tendent à s'appliquer contre la paroi cylindrique du cylindre fixe sous l'action de la force centrifuge. Parfois, ces pales sont en outre sollicitées par des ressorts vers la dite paroi. Ces machines présentent l'inconvénient de donner lieu à une usure considérable des pales et du cylindre et à un mauvais contact des pales avec la paroi cylindrique du cylindre par le fait qu'elles ne restent pas dans des plans radiaux perpendiculaires à cette paroi.
En vue de remédier à ces inconvénients, on prévoit, sui- vant l'invention, que les dites pales soient montées folles sur un arbre fixe concentrique au cylindre fixe et passent dans des articulations montées dans le rotor de façon que tout en restant exactement en contact avec les parois du
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cylindre, et dans des plans radiaux, l'angle qu'elles font entre elles deux à deux puisse varier au cours de la rotation du rotor.
Lorsqu'on désire utiliser spécialement cette machine comme compresseur, on entraîne le rotor par un moteur et on fait déboucher une des conduites susdites dans le cylindre fixe en un endroit tel que l'espace croissant compris entre deux pales successives qui s'écartent cesse d'être en communication avec elle au moment où l'espace maximum entre ces pales est réalisé tandis qu'on fait déboucher l'autre des conduites sus- dites dans le cylindre fixe en un endroit tel que l'espace décroissant compris entre deux pales qui se rapprochent com- mence à être en communication avec elle au moment où la pres- sion de refoulement désirée est réalisée dans cet espace.
Un compresseur de ce genre peut tourner à grande vitesse, son débit est absolument régulier. De ce fait, il peut être d'un poids et d'un encombrement très réduits et d'une cons- truction simple. Il débite un volume bien déterminé par tour et contrairement aux appareils connus qui jouissent de la même propriété , il est d'un fonctionnement silencieux. Il possède en outre par rapport aux ventilateurs l'avantage de ne pas nécessiter de diffuseur ni de cheminée de diffusion.
Lorsqu'on désire utiliser spécialement la machine rotative comme moteur, suivant l'invention, on cale le rotor sur un arbre récepteur et on fait déboucher une des conduites sus- dites qui est en communication avec une source de gaz sous pression dans une partie du cylindre fixe où deux palettes successives peuvent s'écarter l'une de l'autre, tandis qu'on fait déboucher l'autre des conduites susdites, qui est en com- munication avec l'échappement, dans le cylindre fixe à partir de l'endroit au-delà duquel deux palettes successives se rap- prochent l'une de l'autre.
Lorsque ce moteur doit pouvoir tourner dans les deux sens,
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on le complète en outre de la manière suivante. De chaque côté de sa partie qui limite l'espace maximum entre deux pales successives, le cylindre fixe est en communication avec une conduite d'échappement par une lumière qui est obturée par une des pales au moment où cet espace maximum est réalisé, chacune de ces conduites d'échappement étant pourvue d'une soupape qui peut être amenée dans la position empêchant l'échappement pendant que la soupape dans l'autre conduite d'échappement est dans la position permettant l'échappement. En outre, le dit cylindre fixe est en communication avec deux autres conduites qui peuvent être mises l'une en communication avec une source de gaz sous pression et l'autre avec l'échappement ou inverse- ment.
Le déplacement des soupapes permettant la rotation en sens convenable peut en outre être effectué automatiquement en même temps que l'admission du gaz sous pression par la conduite correspondante par le fait que chacune des soupapes susdites est reliée à un piston auxiliaire qui détermine dans le cylin- dre qui le contient deux chambres dont celle qui en étant mise sous pression provoque la fermeture de la soupape est en com- munication avec la partie du cylindre fixe dans laquelle règne la pression du fluide moteur et dont celle qui se trouve de l'autre côté du piston auxiliaire est en communication avec la partie du cylindre fixe qui se trouve à ce moment en commu nication avec l'échappement.
D'autres particularités et détails de l'invention appa- rattront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire et qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, deux formes de réalisation d'une machine rotative suivant l'invention.
Figure 1 est une coupe transversale suivant la ligne I-I de la figure 2 dans une machine rotative suivant l'invention équipée en compresseur .
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Figure 2 est une coupe longitudinale suivant la ljgne II-II de la figure 1.
Figure 3 est une coupe transversale dans une machine rota- tive suivant l'invention équipée en moteur.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
Aux figures 1 et 2, on a représenté un cylindre fixe 2 dans lequel débouchent une conduite 3 et une conduite 4, A l'intérieur de ce cylindre fixe 2 est disposé exdentriquement un rotor 5. La paroi périphérique de celui-ci est traversée par des pales telles que 6,7,8 et 9. Ces pales sont montées librement par l'intermédiaire de roulements 10 tels que des roulements à billes sur un arbre fixe 11 concentrique au cylindre fixe 2.
Ces pales 6 à 9 viennent en contact avec la face inté- rieurde la paroi cylindrique du cylindre fixe 2 et sont dans des plans radiaux et par conséquent dans des plans perpendieu- laires à cette paroi cylindrique . Elles passent dans des articulations 12 montées dans le rotor 5. Par ce montage, lorsqu'on fait tourner le rotor, la distance angulaire entre deux pales successives varie depuis un minimum représenté par l'angle entre les pales 8 et 9 Jusqu'à un maximum représenté par l'angle entre les pales 6 et 7, malgré que les pales res- tent dans des plans radiaux.
Supposons que le rotor 5 tourne dans le sens de la flèche X. La conduite 3 débouche dans la partie du cylindre fixe 2 comprise entre les pales 9 et 6, c'est-à-dire en un endroit tel que les pales 9 et 6 s'écartent l'une de loutre, de façon à former entre elles un espace croissant. Elle sert de conduite d'aspiration. Elle s'étend vers la position occupée par la pale 6 jusqu'en un endroit 3a tel qu'elle cesse d'être en communication avec l'espace maximum compris entre les pales 6 et 7 au moment où cet espace maximum est réalisé. Il en
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résulte que l'aspiration entre les pales qui s'écartent a lieu jusqu'au moment où l'espace maximum est réalisé.
Lorsque les pales 6 et 7 sont entraînées par le rotor 5 à partir de la position où elles sont représentées, elles se rapprochent l'une de l'autre et compriment le gaz compris entre elles. Cette compression a lieu jusqu'au moment où la pale 7 occupe la position représentée en 7' pour laquelle l'espace entre les pales 6 et 7 commence à être en communication en 4a avec la conduite 4 qui sert de conduite de refoulement.
L'endroit où la conduite 4: commence à être en communication avec l'espace décroissant compris entre deux pales qui se rapprochent est déterminé pour que la pression du gaz dans cet espace soit égale à la pression de refoulement au moment où la dite communication est établie.
La conduite d'aspiration 3 est en communication avec l'in- térieur du cylindre fixe 2 depuis un endroit 3b assez voisin de la ligne de contact 5a du rotor 5 avec le cylindre fixe 2.
De cette façon, l'aspiration entre deux pales qui s'écartent peut s'effectuer dès le commencement de cet écartement. La conduite de refoulement 4 est en communication avec le cylin- dre fixe 2 jusqu'en un endroit 4b très voisin de la dite ligne de contact 5a. De cette façon, le refoulement peut se faire d'une manière pratiquement complète puisqu'au moment où une des pales est en face de l'endroit 4b, le volume de gaz compris entre elle , le cylindre fixe 2, la ligne de contact 5a et le rotor 5 est négligeable.
L'étanchéité entre les pales 6 à 9 et le cylindre fixe 2 peut être assurée au moyen- de barrettes d'étanchéité disposées dans les pales. De préférence , les barrettes d'étanchéité destinées à venir en contact avec la paroi cylindrique du cylindre sont de très faible masse et sont soumises à l'action de ressorts de traction agissant en sens inverse de la face centrifuge afin de pouvoir faire tourner les pales à grande
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vitesse sans que les barrettes d'étanchéité exercent un @ frottement important sur la paroi cylindrique fixe 2. Les barrettes latérales destinées à assurer l'étanchéité entre les pales et les fonds 2a du cylindre fixe 2 sont simplement pressées contre ces fonds par des ressorts .
Le graissage des roulements 10 servant à supporter les pales est effectué par exemple par l'intermédiaire d'un canal longitudinal lla et de canaux radiaux llb ménagés dans l'arbre fixe 11. L'étanchéité entre les extrémités du rotor 5 et les fonds 2a du cylindre fixe 2 est assurée au moyen d'anneaux 13,14 et 15.
L'anneau 13, qui est fixe , est relié à l'anneau 14 par un ressort 16, de façon que cet anneau 14 soit pressé contre l'anneau 15 rendu solidaire du rotor 5. Celui-ci est solidaire d'un arbre 17 porté par le bâti 18 par l'intermédiaire de roulements 19 et porte un engrenage 20 qui reçoit l'action du moteur destiné à le faire tourner.
A la figure 3, on a représenté une machine rotative suivant l'invention dans laquelle le rotor 5, au lieu d'être commandé par un moteur auxiliaire, est calé sur un arbre ré- cepteur monté dans le bâti 18, par exemple d'une manière analo- gue à celle représentée à la figure 2 pour l'arbre 17, qui est dans l'axe du rotor 5.
Dans le cylindre fixe 2 débouche une conduite 21 qui peut être mise en communication avec une source de gaz sous pression.
Cette conduite débouche dans une partie du cylindre fixe 2 où deux pales successives telles que 9 et 6 peuvent s'écarter l'une de l'autre.
Dans le pylindre fixe 2 débouche également une conduite 22 qui peut être mise en communication avec un milieu à une pression inférieure à celle du gaz admis par la conduite 21.
Cette conduite 22 débouche par exemple dans l'atmosphère ou dans un condenseur suivant que le gaz admis par la conduite
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21 est de l'air comprimé ou de la vapeur sous pression. Dans le cas représenté, la conduite 22 communique avec l'atmosphère.
L'espace compris entre le cylindre fixe 2 et deux pales qui se rapprochent, peut être mis en communication avec l'atmosphère ( ou l'échappement) dès que ce rapprochement commen ce. Cette mise en communication est effectuée par exemple par une lumière 23 ménagée en face de la position occupée par une des pales lorsque celle-ci sert à déterminer avec une des pales voisines l'espace maximum compris entre deux pales suc- cessives. Dans le cas représenté, on voit que la pale 7 est en regard de la lumière 23. Si la pale 7 tourne dans le sens de la flèche Y, aussitôt qu'elle a dépassé la position où elle est représentée, l'espace entre les pales 6 et 7 est en commu- nication avec l'atmosphère par la lumière 23 , tandis que l'espèce entre les pales 7 et 8 est en communication avec l'atmosphère par la conduite 22.
Si on raccorde un réservoir à air comprimé à une tubulure 24, cet air comprimé pénètre en passant par la conduite 21 entre les pales 6 et 9 et en se détendant fait tourner les pales dans le sens de la flèche Y. La détente de cet air com- primé a lieu jusqu'au moment où la pale 6 a atteint la posi- tion actuelle de la pale 7 et la pale 9 la position actuelle de la pale 6. Pendant ce temps, de l'air comprimé est admis entre les pales 9 et 8, tandis gue l'air qui était compris entre les pales 6 et 7 s'ést échappé par la lumière 23 et par la conduite 22. La rotation des pales provoque la rotation du rotor 5 dans le sens de la flèche X.
Pour faire tourner le rotor en sens inverse de la flèche X, il suffit de déplacer un distributeur tel, que la conduite 22 au lieu d'être en communication avec l'atmosphère soit en communication avec le raccord 24 et que la conduite 21 au lieu d'être en communication avec le raccord 24, soit en communication avec l'atmosphère. Ce changement de connexion
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peut être effectué en déplaçant un piston double 25 dans le sens de la flèche Z jusqu'à fond de course dans le cylindre 26 qui le contient et dont les deux extrémités 26a et 26b communiquent avec l'atmosphère. Pour cette nouvelle pasition du piston double 25, la tête 25a de celui-ci se troure entre l'extrémité 26a et la conduite 22, tandis que la tête 25b se trouve entre le raccord 24 et la conduite 21.
L'échappement de l'air compris entre les pales 6 et 7 s'effectue aussitôt que la pale 6 a dépassé là position où elle est représentée par une lumière 27 identique à la lumière 23 décrite plus haut. Mais pour qu'à ce moment l'air comprimé, qui est admis entre les pales 8 et 7 par la con- duite 22, ne puisse pas s'échapper par la lumière 23, dès que la pale 7 a dépassé celle-ci, il faut que la communica- tion entre la lumière 23 et l'atmosphère soit obturée. Cette obturation est effectuée en appliquant sur son siège une soupape 28 disposée dans la conduite 29. Une soupape ana- logue 30 disposée dans la conduite 31 doit au même moment être écartée de son siège pour mettre la lumière 27 en com- munication avec l'atmosphère.
Le déplacement des soupapes 28 et 30 peut être réalisé automatiquement en même temps que l'air comprimé est admis dans le cylindre par l'une ou l'autre des conduites 21 ou 22 par le fait que ces soupapes sont solidaires d'un piston auxiliaire désigné respectivement par 32 et 33. Ce piston détermine avec le cylindre qui le contient, respectivement 34 ou 35, deux chambres 34a et 34b peur le cylindre 34 et deux chambres 35a et 35b pour le cylindre 35. La chambre 34a est en communication avec l'intérieur du cylindre fixe 2 par une lumière 36 qui débouche dans ce cylindre au voisina- ge de la conduite 22. Un canal 37, qui débouche dans la chambre 34b, débouche également dans le cylindre fixe 2 au voisinage de la conduite 21.
De même, une lumière 38, qui débouche au voisinage de la conduite 21, met la ohambre 35a en communication avec l'intérieur du cylindre fixe 2 et un canal 39, qui débouche dans la chambre 35b, débouche égale-'
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ment dans le cylindre fixe 2 au voisinage de la conduite 22.
Par suite de la présence de ces lumières 36 et 38 ainsi que de ces canaux 37 et 39, lorsqu'on admet l'air comprimé par la conduite 22, le piston 32 est soulevé jusqu'au marnent où la soupape 28 est appliquée sur son siège, tandis que le piston 33 est Jazz abaissé jusqu'au moment où la soupape 30 vient appuyer sur le fond du cylindre 35.
Le piston double 25 constituant le distributeur unique par lequel on contrôle simultanément l'admission de gaz sous pression et l'échappement du gaz détendu peut être maintenu dans une position entre celles envisagées plus haut et pour laquelle les têtes 25a et 25b suppriment toute communication entre la source de gaz sous pression et les deux conduites 21 et 22. Celles-ci sont alors simultanément en communica- tion avec l'atmosphère par les extrémités 26a et 26b du cylindre 26 . Le distributeur 25 peut être maintenu dans cette position intermédiaire par exemple par une bille enga- gée dans une rainure circulaire de la tige 40, sous l'action d'un ressort.
La machine rotative suivant la figure 3 peut avantageu- sement servir comme moteur de commande de treuil dans les mines.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la fourme, la disposition et la constitution des éléments intervenant dans sa réalisation sans sortir de la portée du présent brevet.
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