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" Perfectionnements apportés aux machines rotatives, telles que des pompes rotatives, moteurs à ailettes, souffleries, ventilateurs, exhausteurs ".
L'invention est relative aux machines rotatives, t les que des pompes rotatives, moteurs à ailettes, souffleri ventilateurs, exhausteurs, désignées ci-dessous par les ter "machines rotatives" du genre de celles comportant des élém stator et rotor, ce dernier étant propre à tourner et compo tant des ailettes susceptibles de coopérer avec la surface l'élément stator en produisant le refoulement du fluide déb ou faisant agir l'énergie du fluide sur le rotor.
La présente invention a pour but d'améliorer la c truction des machines du genre en question et de rendre ces machines telles que leur puissance motrice puisse être modi
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être utilisées au pompage de liquides tels que l'huile ou 13 eau..
Selon la présente invention, les ailettes sont sus- ceptibles de se déplacer par rapport au rotor et ce dernier, ainsi que le stator, sont susceptibles d'être déplacés l'un par rapport à l'autre en vue de faire varier le volume de flui- de. expulsé par une ailette pour un déplacement angulaire donné du rotor, de manière à faire varier la puissance mécanique de la machine ou. à faire varier le volume du fluide débité par la machine pour une rotation donnée du rotor ,des moyens étant prévus pour solliciter les ailettes par la pression du fluide pour les mettre en contact coactif avec la surface adjacente du stator au cours de la rotation du rotor et pour diverses positions relatives de ce dernier par rapport au stator,
la surface des ailettes coopérant avec la surface de stator étant agencée pour être en contact roulant avec cette dernière, le contact glissant étant pour ainsi dire remplacé par du contact roulant de sorte que l'usure des ailettes et de ladite surface du stator est considérablement réduite.
A titre d'exemple, le rotor peut comporter au voisi- nage de la surface du stator une pluralité de logements ou en- coches, établis autour de la surface du stator, les ailettes étant susceptibles de coulisser par rapport auxdits logements pour permettre la variation du volume de fluide expulsé par une ailette pendant un mouvement angulaire donné du rotor et les logements peuvent être agencés pour contenir du fluide, les logements non-adjacents pouvant être en communication en- tre eux et les communications peuvent être arrangées de manière que pendant le mouvement d'une ou plusieurs ailettes, vers l'intérieur des logements correspondants, une ou plusieurs au- tres ailettes non-adjacentes de dégagent vers l'extérieur de son ou de leurs logements par la pression du fluide qui se produit dans les logements communiquant,
de manière que les ailettes
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' ' -'-#.-# .,+. en contact avec la surface
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du stator pendant la rotation continue du rotor et pour les diverses positions relatives de ce dernier par rapport au sta tor.
Chaque ailette peut comporter un rouleau ou élémeni analogue de forme cylindrique, susceptible de coulisser et de tourner dans une encoche, faisant partie de plusieurs encoche établies longitudinalement par rapport au rotor ou elle peut comporter une lame susceptible de coulisser dans une encoche de ce genre, chaque lame pouvant être munie à son extrémité voisine de la surface du stator d'un rouleau ou élément @ de forme cylindrique qui est agencé de manière à être en contact avec ladite surface du stator et les rouleaux peu- vent être montés de manière à pouvoir tourner par rapport aux lames autour d'un axe qui est parallèle à l'axe de rotation d rotor.
Un passage ou une ouverture peut être ménagé dans chaque ailette ou dans le rotor à proximité de chaque ailette et ce passage ou cette ouverture peut être agencé de manière telle, lorsque l'ailette occupe sa position extrême extérieur par rapport au rotor, qu'il permette l'accès du fluide sous pression dans une chambre ménagée dans le rotor pour mainteni: ladite ailette en contact avec l'élément stator. Chaque ailet te peut être agencée de manière telle que, lorsqu'elle occupe sa position extrême intérieure, elle ferme ledit passage ou ladite ouverture et maintient la pression du fluide à l'inté- rieur de ladite chambre.
Le stator peut comporter une lumière pour l'admissic du fluide sous pression dans le rotor ou pour l'évacuer sous pression hors de celui-ci et la lumière peut communiquer avec un passage ou une ouverture ménagé dans un autre organe-voisin de ladite lumière, ledit passage étant propre à fournir ou à décharger du fluide vers ou hors de ladite lumière.
Le stator peut être mobile par rapport au rotor et audit organe suivant
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une direction transversale relativement à la lumière, le stator ou ledit organe peuvent comporter au voisinage de ladite lumiè- re un élément d'étanchéité mobile transversalement par rapport à la direction de mouvement du stator et des moyens peuvent ê- tre prévus pour solliciter ledit élément d'étanchéité par la pression du fluide pour le mettre en contact avec la surface adjacente de l'autre élément pour former un joint étanche en- tre le stator et la partie voisine de ladite lumière tout en permettant le mouvement relatif entre ces éléments.
L'élément d'étanchéité peut avoir une forme annulaire et @l peut s'étendre d'une manière continue et complète autour de ladite lumière ou dudit passage.
Des moyens appropriés peuvent être prévus pour régler la position relative du stator par rapport au rotor, de manière que la puissance motrice de l'appareil puisse être aisément modifiée.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention.
Les fig. 1 et 2 montrent, respectivement en coupe transversale et en coupe horizontale selon 2-2 fig. 1, une ma- chine rotative constituée sous forme d'une pompe rotative et établie selon l'invention.
La fig. 3 montre en coupe à plus grande échelle, un détail de cette machine.
Les fig. 4 et 5 montrent, respectivement en coupe transversale et en coupe selon 5-5 fig. 4 une pompe établie d'après une variante.
Pour la disposition selon les fig. 1 à 3, la pompe comporte un bâti ou carter fixe 10, un stator 11 susceptible de coulisser dans celui-ci et un rotor 12 propre à tourner par rapport au bâti et logé dans le stator.
Le bâti comporte un cadre creux 13, en fonte, ayant une forme sensiblement crarrée et fermé de chaque coté par une
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plaque 14 de forme correspondante, une desdites plaques por tant une console de fixation 15, faisant partie de ladite plaque pour maintenir la pompe en place.
Le rotor a la forme d'un cylindre ou d'un disque chacune de ses extrémités porte une tige de support 16, un( desdites tiges constituant également un arbre 17 pour entre ner la pompe.
Chaque tige est supportée par un palier à rouleau 18, logé dans un rebord annulaire formé par un prolongemeni axial de la plaque terminale correspondante du bâti. Pour mer le palier au voisinage de l'arbre moteur on a prévu un couvercle annulaire 19 fixé à un des rebords annulaires su dits, ce couvercle comportant vers sa partie centrale une : nure annulaire servant de logement à un joint à huile appr prié 20 tel qu'une rondelle en feutre.
L'autre palier est fermé par un couvercle circul 21 monté sur la plaque terminale du bâti.
Pour empêcher que le fluide puisse pénétrer dans paliers, on fait comporter à chaque plaque terminale du bâ et à proximité du rotor une gorge annulaire dans laquelle logée une bague d'étanchéité 22, avantageusement du type G une telle bague comportant une cage annulaire 23 de sectio en forme de "U", bien visible sur la fig. 3. Dans cette ca et contre chacun de ses côtés on établit une paire d'annea métalliques 24.
Un de ces anneaux sert de butée à une rond en cuir 25 ayant une section en forme de "L" et présentant rebord dirigé vers l'intérieur pour être maintenu par la p sion du fluide en contact avec la périphérie de la tige lE
Pour être certain que le fluide sollicite la ror le en cuir de manière qu'elle bute contre la tige, l'année tanchéité comporte une bande 26, de forme annulaire qui fa dévier le fluide et qui est munie d'un bord aigu 27 s'éter vers l'intérieur jusqu'à proximité de la tige, ce bord sei
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à couper le film adjacent de fluide et à diriger le fluide vera l'intérieur de la bague d'étanchéité de manière à refou- ler la rondelle 25 en contact avec la tige.
Avantageusement un ou plusieurs ressorts 28, de for- me plane sont prévus pour solliciter la bande 26 en contact avec la rondelle 25.
Le stator 11 a une allure générale annulaire et sa cavité interne a une forme circulaire avec un diamètre un peu plus grand que le diamètre du rotor, et les faces opposées du stator comportent respectivement une lumière d'admission 29 et une lumière d'échappement 30 pour l'introduction et la dé- charge du fluide dans et hors du rotor, ces lumières ayant une section rectangulaire et ils sont établis diamétralement en regard et respectivement dans les faces latérales du rotor.
Les bords supérieur et inférieur 31 desdites lumiè- res s'écartent vers l'intérieur de la pompe de manière que ces bords soient plus ou moins tangents à la périphérie du rotor pour faciliter le passage du fluide au travers des lu- mières.
Bans le bâti et dans les parois opposées de celui- ci, au voisinage des lumières d'admission et de décharge, sont prévus des passages ou ouvertures d'admission 32 et de décharge 33 communiquant respectivement avec lesdites lumiè- res en étant agencés de manière à assurer l'alimentation et l'évacuation du fluide par ces lumières. Avantageusement le bâti 13 comporte, à proximité de chacun desdits passages, une face usinée pour qu'on puisse y raccorder des conduits d'ad- mission et de décharge appropriés.
L'extérieur du stator, au voisinage desdites lu- mières d'admission et de décharge, est usiné pour qu'on dis- pose, de part et d'autre dudit stator, de deux faces vertica- lea planes parallèles 34 qui sont en contact glissant avec des surfaces correspondantes formées à l'intérieur du bâti
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de la pompe au voisinage des passages de celui-ci pour per- mettre les mouvements relatifs nécessaires entre le stator et le rotor de la pompe.
De cette manière un mouvement coulissant limité @ rotor est permis suivant une direction verticale et perpend culairement à l'axe de l'arbre moteur. Les dimensions du si peuvent être telles que lorsque celui-ci est déplacé par cc lissement de la quantité maximum suivant une direction par port au rotor, la face interne d'un de ses côtés bute conti la périphérie du rotor, alors que la face externe du coté c sé bute contre la surface horizontale adjacente du bâti con bien visible sur la fig. 1.
Bien que la disposition montrée sur les fig. 1 à concerne une pompe rotative, il est bien entendu qu'elle pe être appliquée tout aussi bien à un moteur à ailettes, les lumières de décharge et d'admission 30 et 31 devenant alors respectivement les lumières d'admission et d'échappement po fournir du fluide sous pression au moteur et pour assurer 1 vacuation dudit fluide.
Afin d'assurer un joint étanche entre les surface en contact du stator et du bâti à proximité de la lumière 3 qui sert à l'admission on à la décharge du fluide sous pres vers ou hors du rotor suivant que l'appareil est utilisé co@ moteur ou comme pompe, tout en permettant le mouvement cou. sant dont question plus haut, la surface 34 du stator à pro: mité de la lumière 30 comporte une gorge 35 qui s'étend ann@ lairement autour de la lumière et à l'intérieur de celle-ci peut coulisser un organe annulaire ou bague d'étanchéité 36 s'étend d'une manière continue et complète autour de la lum: re.
Avantageusement la bague est constituée en métal tel, q@ de la fonte ou du bronze phosphoreux ou encore en cuir et e@ est propre à venir en contact avec la surface adjacente du @ ti.
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Afin d'obtenir un tel contact, la gorge 35 comporte plusieurs passages 37 s'étendant vers l'intérieur du stator et communiquant avec la lumière à proximité de la périphérie du rotor, de sorte qu'au cours du fonctionnement de l'appareil comme pompe ou comme moteur, le fluide est refoulé sous pries- sion au travers de ces passages pour appliquer l'élément d'é- tanchéité contre le bâti. On a prévu autour de la lumière un joint d'étanchéité qui permet le mouvement relatif entre le stator et le bâti.
Des moyens d'étanchéité similaires sont prévus à pro- ximité de la lumière 31 pour permettre que la direction du mouvement du rotor soit inversée, pendant de courtes périodes si cela est nécessaire quand l'appareil est utilisé comme une pompe, la lumière 31 servant, dans ce cas, pour débiter du fluide sous pression hors de la pompe.
En¯ayant recours à des moyens d'étanchéité de ce gen- re, il n'y a aucune nécessité à usiner exactement les faces en contact du stator et du bâti et il en résulte une réduction considérable des dépenses, pour la raison que l'étanchéité est obtenue par des moyens dont les résultats sont supérieurs à ceux obtenus avec les dispositifs existants.
De même, chaque face terminale du stator peut compor- ter une gorge s'étendant annulairement autour de celle-ci et même munie de bagues d ' étanchéité analogues établies de la/manière pour constituer un *oint étanche ente le stator et les plaques terminales du bâti.
En outre, les bagues d'étanchéité peuvent être por- tées par le bâti lui-même, bien qu'il soit préférable de les monter dans l'élément mobile.
Le rotor 12 de la pompe comporte plusieurs logements ou encoches périphériques 38, s'étendant longitudinalement sur toute la longueur de celui-ci, ces logements étant de préfé- rence en nombre pair et par exemple quatre de ces logements
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peuvent être établis symétriquement autour de la périphérie du rotor.
Les logements ou encoches ont une section en forme de "U" et dans chacun de ces logements peut coulisser et tou ner une ailette 39 de dorme cylindrique et s'étendant sur to te la longueur du rotor, la disposition étanttelle que les a lettes soient susceptibles de se déplacer dans une direction radiale et puissent donc rester en contact avec la face inte ne du stator pendant la rotation complète du rotor pour les diverses positions relatives du stator.
Pour maintenir les ailettes en contact avec la fac interne du stator, les logements opposés ou non-adjacents so reliés entre eux par un passage 40-qui s'étend diamétralemez dans le rotor, chaque passage étant susceptible de contenir fluide. Il'en résulte que lorsque le stator est excentré par rapport au rotor, le déplacement vers l'intérieur d'une aile te, résultant de la rotation du rotor, est accompagné du mou vement vers l'extérieur de l'ailette opposée qui se produit dans les logements opposés et dan s le passage qui les relie de sorte que cesailettes sont maintenues en contact avec la surface adjacente du stator.
Pour conserver la pression du fluide dans les lo- gements 38 et dans les passages de liaison 40 au cours du mouvement continu du rotor, le bord longitudinal 41 qui se trouve du "côté pression" dans chaque logement comporte une rainure 42 dirigée vers l' intérieur et propre à établir la communication entre l'intérieur de la pompe et la base de chaque logement quand l'ailette occupe sa position extrême extérieure et au cours de son passage de la lumière d'aspir tion à la lumière de refoulement.
Avantageusement la profondeur de chaque logement est telle que pour tout mouvement ultérieur de l'ailette au delà de la lumière de refoulement vers la lumière d'admissi
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communication entre le logement et l'intérieur de la pompe et empêche le passage du fluide.
Pour 1*expression "côté pression" on entend le c8té du logement qui est normalement soumis à la pression du flui- de au cours du fonctionnement de l'appareil c'est-à-dire, quand ce dernier est utilisé comme pompe, le c8té qui est en avance sur l'ailette dans le sens normal de rotation.
En donnant aux ailettes une forme cylindrique et en les montant de manière qu'elles puissent tourner par rapport au rotor, le contact entre les ailettes et la surface adja- cente du stator est seulement un contact roulant, de sorte que la friction par glissement est, en substance, éliminée d'où il résulte une usure notablement moindre des ailettes et . du stator.
Afin que la position du stator par rapport au ro- tor puisse être contrôlée, le stator comporte à ses parties supérieure et inférieure des doigts 43 qui traversent les par- ties correspondantes du bâti par des ouvertures y ménagées.
A proximité de l'extrémité extérieure de chaque doigt 43 est établie une came 44 propre à venir en contact avec le doigt correspondant et chaque came est montée sur une tige appropriée qui s'étend longitudinal anent par rapport à la pompe. Les extrémités de ces tiges peuvent porter des le- viers 46 dont les extrémités libres sont reliées entre elles par une bielle 47 de forme courbe pour contourner ainsi l'arbre moteur alors que 1$'extrémité libre d'un des leviers 46 peut être reliée à un levier de commande approprié ou à tout autre organe de manoeuvre.
Les cames sont disposées de manière que leurs bossa- ges fassent 90 entre eux de sorte que chaque came sert seu- lement à déplacer le stator dans une direction.
Un autre mode de réalisation pour faire varier la position du stator de la pompe par rapport à son rotor peut
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comporter un cylindre établi au-desus ou latéralement par rapport au bâti, le piston de ce cylindre pouvant coulisse dans celui-ci et étant relié par un mécanisme approprié au stator de la pompe à proximité de la partie supérieure dud stator, un mécaniqme distributeur étant prévu pour admettr du fluide sous pression, débité par la pompe, dans ledit c lindre pour actionner le piston comme et quand on le désir
Suivant une variante les doigts 43 peuvent être remplacés par des bras, 1-*extrémité externe de chaque bras pouvant être articulée à un levier,
dont le pivot est état en un point intermédiaire et dont l'extrémité libre porte une vis montée de manière à pouvoir tourner par rapport à dite extrémité, les vis étant dirigées l'une vers l'autre et étant reliées entre elles par un écrou commun portant t manette de commande, la disposition étant telle que lorsqt agit sur la manette, les leviers pivotent dans le même ser pour faire coulisser le stator verticalement dans le bâti.
Avec une pompe établie comme indiqué plus haut, fluide estfaspiré par la lumière d'admission et déchargé par la lumière de décharge, le volume du fluide débité étant variable en faisant coulisser le stator de la pompe par r @ port au bâti et au rotor.
Comme il résulte de la description, le stator p être amené dans une position pour laquelle il présente un excentricité maximum par rapport au rotor pour lequel la longueur effective des ailettes est au maximum au cours d leur passage de la lumière d'admission jusqu'à la lumière décharge, de sorte que dans cette position le volume maxi de fluide est débité pour une rotation donnée du rotor.
En outre, pour @ette position, la périphérie du tor est en contact avec l'intérieur du stator, au cours d mouvement depuis la lumière de décharge jusqu'à la lumièr d'admission et la circulation de tout fluide autour de l'
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térieur du stator est évitée. Ainsi un maximum de puissance utile est fourni par le rotor quand le stator occupe,sa po- sition de plus grande excentricité.
Le volume du fluide débité par la pompe peut être diminué en faisant fonctionner la commande pour faire coulis- ser le stator depuis sa position d'excentricité maximum. jus- ce que qu'à/sa partie interne soit concentrique à. la périphérie du rotor et, pour cette position, la pompe ne débite aucun flui- de, ce dernier circulant simplement autour de l'intérieur du stator.
En continuant à agir sur la commande pour faire cou- lisser le stator au delà de sa position concentrique, la di- rection de 1*écoulement du fluide à. l'intérieur de la pompe est inversée et le fluide peut être aspiré par l'orifice de décharge et expulsé par l'orifice d*admission.
Ainsi la quantité de fluide débité par la pompe peut être modifiée indéfiniment depuis un maximum jusqu'à zé- ro et vice-versa, et en outre son sens d'écoulement peut être inversé si on le désire.
Une telle pompe peut être @@lisée dans tous les cas où. on désire faire varier la quantité du fluide débité et elle peut être utilisée aussi bien pour le pompage de l'eau, de l'huile ou de tout autre liquide.
Quand on l'utilise comme moteur à ailettes, la puissance mécanique de l'appareil peut être modifiée en ma- noeuvrant le dispositif de commandenpour faire coulisser le stator 11 transversalement par rapport au rotor 12.
Pour le mode de réalisation montré sur les fig. 4 et 6, la constitution de la pompe est, d'une manière générale, analogue à celle décrite plus haut. Toutefois dans ce cas le stator 11 comporte une partie 48 établie annulairement autour du rotor et son diamètre interne est un peu plus grand que le diamètre de ce dernier. Cette partie annulaire est munie, à ses extrémités opposées { de disques . / circulaires 49 et 50 éta-
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blis à proximité de chaque extrémité du totor, le disque faisant partie intégrale de la partie annulaire et le dit 50 étant fabriqué séparément.
Pour cette disposition, au lieu de donner aux ments ou encoches des ailettes la forme d'un "U", en cou transversale, on leur donne une section de forme rectal re et on prévoit également un nombre pair de ces logemer par exemple quatre, établis symétriquement autour de la phérie du rotor, alors que chaque ailette comporte une @ 51 de section rectangulaire et qui s'étend sur toute la gueur du rotor et qui peut glisser dans chacun des logen ou encoches de manière que les lames puissent se déplace dialement par rapport auxdits logements.
La face périphérique de chaque lame comporte t rainure longitudinale 52 de forme circulaire dans laquer peut tourner un rouleau 53 de longueur égale à celle de rainure et ce rouleau est également en'contact roulant la surface adjacente du stator, l'ensemble de chaque lam avec son rouleau formant une ailette complète.
Avantageusement la profondeur de chaque logeme 52 est un peu moindre que le diamètre du rouleau corresp dant et les bords. longitudinaux de chaque logement sont gés l'un vers l'autre de manière que les rouleaux soient tenus dans les logements et en vue de réduire la frictio ces rouleaux sont maintenus hors contact du fond des log
Comme pour la disposition précédente, les fond des logements opposés 38 sont reliés entre eux par des p sages 40 qui s'étendent diamétralement par rapport au ro et qui sont établis aux extrémités opposées dudit rotor.
Le diamètre de ces passages est un peu moindre la largeur des lames 51 et ces dernières sont munies cha suivant leurs faces internes, d'un plongeur 64 de forme culaire et qui s'étend vers l'intérieur dans les passage
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longueur de chacun des plongeurs étant telle que les extrémi- tés opposées des plongeurs soient légèrement écartées pour toutes les positions du stator de la pompe dans le bâti.
Pour une telle disposition, comme pour la réalisa- tion précédente, quand une ailette est refoulée vers l'inté- rieur du rot@, pendant la rotation de celui-ci, par la face adjacente du stator, l'ailette opposée à celle indiquée plus haut étant refoulée vers l'extérieur par la pression du flui- de existant entre les plongeurs opposés et les rouleaux sont maintenus constamment en contact avec le stator au cours de la rotation du rotor.
Afin de conserver la pression du fluide à l'inté- rieur des passages 40 pendant la rotation continue du rotor, la face avant de chaque lame comporte une rainure semi-circu- laire 55, établie longitudinalement par rapport à celle-ci et comm@niqu@nt avec un canal ou passage 56 qui s'étend centra- lement par rapport au plongeur vers l'extrémité interne de celui-ci, chacune de ces rainures étant disposée de manière telle qu'elle communique avec le fluide à l'intérieur du sta- tor au cours du déplacement des ailettes depuis la lumière d'admission vers la lumière de décharge, le mouvement vers l'intérieur des lames 51 pendant la partie restante du dé- placement empêchant le passage du fluide pendant que les ai- lettes passent de la lumière de décharge à la lumière d'as- piration.
Pour cette disposition, la position du stator à l'intérieur du bâti et, par conséquent, la puissance de la pompe est contrôlée par un dispositif de commande comportant un manchon de commande 57 qui peut tourner autour de l'arbre moteur 17, le manchon étant muni à son extrémité arrière d'un rebord périphérique 58 portant un ergot 59, dirigé vers l'arrè re et qui est engagé dans une encoche radiale 60 ménagée dans la face adjacente du disque terminal 49 du stator.
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L'extrémité avant du manchon comporte une manette de commande 61, la disposition étant telle qu'en déplaçant la manette pour faire pivoter le manchon, le stator coulisse transversalement par rapport au- rotor pour faire varier la quantité de fluide débité par la pompe.
Suivant une variante, des cames appropriées peu- vent être prévues pour faire coulisser le stator de la pompe comme pour la disposition précédente.
Suivant une autre variante, l'élément 12 peut être fixe et servir de stator, alors que l'élément 11 peut être agencé de manière à pouvoir tourner et jouer le rôle de rotor et dans ce cas., au lieu de monter les ailettes sur l'élément 12, elles peuvent être montées à l'intérieur de l'élément 11.
Pour cette disposition, la variation de la puissanoe transmis ae peut être obtenue en faisant coulisser l'élément 12 par rapport à l'élément 11 qui de son côté est empêché de se dé- placer transversalement.
En outre, pour la disposition selon les Fig. 1 à 3, en vue de réduire au minimum l'usure entre les ailettes et les surfaces adjacentes des logements 42, ces surfaces peux vent comporter des revêtements en métal dur et peuvent, en outre, être recuits ou durcis de toute autre manière.
Bien qu'on ait décrit, pour les deux modes de réa- lisation, des rotors comportant quatre ailettes, il est bien entendu que dans l'un ou l'autre appareil tout nombre pair d'ailettes peut être utilisé suivant le diamètre du rotor de la pompe.
Si on le désire, les moyens utilisés pour modifier la position du stator de la pompe, montré sur les Fig. 4 et 6 peuvent être tout aussi bien utilisés pour la pompe montrée sur les Fig. 1 à 3.