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'Dispositif pour comprimer des gaz et transformer leur énergie de pression en énergie cinétique.
La présente invention se rapporte à un dispositif pour comprimer les gaz et transformer leur énergie de pression en énergie cinétique et dans lequel la chambre de travail est compartimentée par des paroi identiques entre elles, le mouvement de ce parois ayant pour effet d'augmenter ou de diminuer sans cesse les e spaces quelles délimitent, de sorte qu'on peut soit y comprimer et refouler de s gaz, soit transformer l'énergie de pression d'un gaz en énergie de pression d'un autre gaz, soit transformer de l'énergie calorifique en énergie mécanique.
Plusieurs exemples d'exécution de l'objet de l'invention sont représentés s aux dessins.
La fig.l montre sohématiquement deux surface s latérale s de forme ondulée et, entre elles, descloisons, l'ensemble étant vu dansla direction de surfaces de paroi.
La fig.2 montre en perspective lessurfaces latérales réali-
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sée a sous s forme de disques oscillants et 1 e s parois guidées sou s forme de surfaces hélicoïdales.
La fig.3 montre, dans le cas du mode de construction suivant la fig.2, ,une réalisation particulièrement judicieuse des extrémité des parois.
La fig.4 est une vue de bout d'un détail ;
La fig.5 est une coupe axiale d'un dispositif particulier pour 1 a commande des parois.
La fig.6 montre une variante de la forme d'exécution suivant la fig.5.
Le principe du fonctionnement du dispositif suivant l'invention va être décrit en se référant à la fig.l sohématique.
Entre deux surfaces latérale a, qui pré sentent la forme d'une surface régulière ondulée et qui constituent les parois latérales d'une chambre de travail délimitée en haut et en bas par des surfaces plane s, sont comprises de parois b étanche sur tout leur pourtour et qui coulissent dans la direction de la flèche Ó dans de glissières s fixe s h.
LeEffaces ondulées a sont percéesd'ouvertures d'admissions et d'ouvertures d'échappement A et sont mobiles dans la direction de la flèche m. Commet la direction de coulissement Ó diffère de la direction /3 de la ligne dejonction despoints de guidage B, c où les parois b glissent air les surfaces a, il y a toujours, là où la direction de coulissement Ó rencontre obliquement la direction instantanée des ondulationsa, un écart considérable entre les parois b, c'est-à-dire une chambre volumineuse entre ce parois, et là où la direction Ó rencontre les ondulations des suface s a Boue l'angle le moins aigu se trouvent délimités des espace réduits.
Il s'ensuit que par les ouvertures d'admission E est aspiré du gaz quiest refoulé par les ouvertures d'échappement A.
Au lieu de déplacer le parois a dans la direction de la flèche on peut aussi déplacer les parois b ainsi que leurs glis- sière s h dans le sens inver se. Les ouvertures d'admission et
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d' échappement peuvent Atre prévue s non seulement dans le s paroi s condulées a maisaussi dans la pièce de 11 appareil qui les réunit (plancher ou plafond de la chambre) ; ce sont alors les s ouverture 0 Et et A' de la fig.l.
Un dispositif ingénieux pour la mise en oeuvre de ce procédé est celui où, suivant la fig.2, les parois b sont enroulées en une hélice ± ; le parois ondulées a prennent al or s de façon corre spondante la. dorme de di sque s oscillants s d à une ou plu sieur s courses. Cesdisques oscillante sont de préférence fixés sur un arbre commun sur lequel coulissent de leur coté les hélices ; cel le s-ci sont isolées de l'extérieur par une enveloppe cylindri- que. Ce mode d'exécution offre cet avantage que le faces s de joint sont toutes des pièces tournantes qu' on peut facilement usiner de façon précise et à peu de frais sur un tour ou une reot ifieu se.
On peut mettre le dispositif en action en faisant tourner les disques oscillants d (flèche F sur la fi g. 2 ) ; maiss on peu t aussi maintenir le disques oscillants immobiles et faire tourner de leur côté les vis c, auquel cas elles prennent également un mouvement de va-et-vient indiqué par la double flèche D.
Lesouvertures d'admission et d'échappement E et A sont perc éesdans les disques oscillants. On peut aussi les s prévoir dans l'arbre±, auquel casce dernier devra être réalisé sousforme d'un canon, ou à la fois dans l'un de disques s oscillants et le canon. Lorsque les disques oscillants sont rigidement reliés à l'enveloppe extérieure,) le s ouvertures d'admission et d'échappement peuvent être prévues non seulement dans les disquesoscillants
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mai s aussi dan s l' envel oppe.
Les hélices .0, doivent être guidées suivant une direction soit purement axiale, soit encore hélicoïdale ; toutefois, il faut que la direction de coulissement soit toujoursdifférente de la direction de la génératrice de l'hélice c.
On obtient un guidage avantageux de l'hélice ,2, lorsqu'on
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munit les extrémités des pi stons hélicoïdaux.± suivant la fig.3 de pièce s de guidage e en f arme de segment annulaire qui se dé- pl acent dans l'espace annul aire entre l'enveloppe f e t l'arbre les pistons hélicoïdaux se guident alors mutuellement. Le dispositif ne présente en ce cas pas d'arêtes de joint, mais uniquement desfaces de oint, assurant ainsi une bonne étanchéi- té. De plus, les extrémités des pistons hélicoïdaux se trouvent montées de façon rigide à la flexion et à la torsion, ce qui amé- liore les propriétés de rigidité dès pistons hélicoïdaux.
Les possibilités d'usinage sont en outre améliorées, car on peut as- sembler sans enveloppe ni arbre les pistons hélicoïdaux d'un dispositif et les rectifier solidairement à l'extérieur et à l'intérieur aux diamètres correspondants s de l'enveloppe et de 11 arbre.
Pour diminuer le frottement, on peut faire porter les seg- mentsannulaires et les guider l'un sur l'autre par l'intermédiai- re de billes.2 ou de rouleaux ou d'aiguilles. Lescuvettes.1 seront utilement réalisées sous s forme de tronçons de tube fendus dans lesquels sont placées les billes, ce qui simplifie l'usinage et l'ajustage dans les glissières despistons hélicoidaux.
Le disques oscillants s qui actionnent les pistons hélicoi- daux peuvent être construit s de manière à agir soit d'un seul côté (c'est-à-dire par simple poussée) soit encore des deux cotés (par exemple suivant les figs.5 et 6). rivant la fig. 5, aux extrémité s e de pistons hélicoidaux sont monté s de galets qui roulent entre deux disquess osicillant s d fixés sur 11 arbre suivant la fig.6, on emploie des rouleaux jumelés k qui embrassent un di sque oscillant unique.
Dans le cas de la disposition bilatérale, il suffit d'un seul disque oscillant qui peut être situé soit du coté aspiration, soit du coté refoulement du dispositif. Mais on peut aussi employer avantageusement ici encore deux disques oscillants, en particulier lorsque les pistons hélicoïdaux ont à supporter des pressions re- lativement élevées. En effet, lorsqu'on emploie deux disques os- cillants fixés, soit air l'arbre, soit sur l'enveloppe et qui
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guident les deux extrémités des pistons hélicoïdaux, la distance entre cesextrémités demeure constante, même lor sque deefforts de pre ssion tendent à déformer lespistons hélicoïdaux.
Maisil s'ensuit que les efforts de flexion et de torsion'imposés aux pistonshélicoïdaux dévièrent plusfaibles ; en outre, lesréac- tions axialeset tangentielles air les gl i ssière s sont réparties entre deux éléments du dispositif au lieu d'un seul, de sorte qu' il ne se produit jamaiss que deeffort s moi tié moindre s.
Sur les fige.2 et 3, on a employé quatre pistons hélicoi- daux. Le nombre depistons hélicoïdaux d'un même di spo si ti fdoit dépendre du degré de compression désiré et en outre du fait que les disques s o scill ant sont réalisés s à une seul e ou à plusieurs s courses. Lespistons hélicoïdaux eux-mêmes peuvent présenter un seul ou plu sieurfilets (même defilets de b/4 ou 1 1/2, etc. ) ; il est en outre possible de guider les pistons hélicoïdaux au moyen de segmentss annul aires non seulementà l'une 'et l'autre extrémités, maisaussi dansl'intervalle.
Le débit du dispositif est considérable. Leshélices jouent le rôle de pistons dont l'aire efficace, dans le cas de filets mul tiees, e st égal e à autant de foi s l' aire annulaire c ompri se entre la paroi et l'arbre. De plus, chaque piston hélicoïdal débite à l'aller et au retour, de sorte que malgré de faibles courses, dans le cas d'une construction convenable, on peut débi- ter usqu'à deux fois le contenu de l'espace annulairs à chaque révolution, et autant de fois ete quantité que les di sque s d comportent de courses. Comme l'encombrement du dispositif est minime, on peut obtenir par révolution un débit qui, comparative- ment à la grandeur de l'ensemble du dispositif, n'avait été at- teint jusqu'à ce jour par aucun autre.
De plus, les effets d'iner- tie sont minimes, car on n'a à employer que de faibles courses pour les pistons hélicoïdaux, de sorte qu'on peut également atteindre des régimeélevés. Au surplus, on peut réaliser une compen- sation complète demassess depistons hélicoidaux dans le sens axial.
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Le mode de construction décrit permet en outre, du fait qu'il ne s'agit que de pièces de construction simples, de suivre par le calcul ces pièces dans les efforts qu'elles fournissent et, sur cette base, de les rendre aussi légères que possible.
C'est pourquoi ce dispositif peut également s'employer dans des installations mobile s, et cela aussi bien comme machine de tra vail (ventilateur, pompe foulante, compresseur) que comme moteur ou comme combinai son de s deux.
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1. Dispositif pour comprimer de s gaz et transformer leur énergie de pression en énergie cinétique, caractérisé en ce que dans une chambre de travail présentant deouvertures d'admission et d'échappement, composée de deux surfaces opposées équidistantes et de deux surfaces ondulées, peuvent se déplacer le long, de ce s dernière s plu sieur s paroi s identiques qui forment joint étanche de toutes parts avec les faces délimitant la chambre et qui sont en même temps guidéess de façon telle qu'elles sont animées par les dites surfaces ondulées d'un mouvement de va-et-vient dans une direction différente de la leur propre.
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'Device for compressing gases and transforming their pressure energy into kinetic energy.
The present invention relates to a device for compressing gases and transforming their pressure energy into kinetic energy and in which the working chamber is compartmentalized by walls identical to one another, the movement of this wall having the effect of increasing or decreasing. ceaselessly decrease the spaces which delimit them, so that one can either compress and push back gases, or transform the pressure energy of one gas into the pressure energy of another gas, or transform heat energy into mechanical energy.
Several exemplary embodiments of the object of the invention are shown in the drawings.
Fig.l shows sohematically two side surfaces s of wavy shape and, between them, partitions, the whole being seen in the direction of wall surfaces.
Fig. 2 shows in perspective the side surfaces produced.
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Sée has in the form of oscillating discs and 1 e s guided walls in the form of helical surfaces.
Fig.3 shows, in the case of the construction mode according to Fig.2, a particularly judicious embodiment of the ends of the walls.
Fig.4 is an end view of a detail;
FIG. 5 is an axial section of a particular device for controlling the walls.
Fig.6 shows a variant of the embodiment according to Fig.5.
The principle of operation of the device according to the invention will be described with reference to fig.l sohatique.
Between two side surfaces a, which have the shape of a regular corrugated surface and which constitute the side walls of a working chamber delimited at the top and bottom by flat surfaces s, are comprised of walls b sealed over their entire circumference and which slide in the direction of the arrow Ó in fixed guides s h.
The corrugated erasers a are pierced with intake openings and exhaust openings A and are movable in the direction of the arrow m. How the sliding direction Ó differs from the direction / 3 of the junction line of the guide points B, c where the walls b slide air surfaces a, there is always, where the sliding direction Ó obliquely meets the instantaneous direction of the undulationsa, a considerable gap between the walls b, that is to say a voluminous chamber between this walls, and where the direction Ó meets the undulations of the surfaces sa Mud the less acute angle is delimited by reduced spaces.
It follows that through the intake openings E is sucked in gas which is discharged through the exhaust openings A.
Instead of moving the wall a in the direction of the arrow, it is also possible to move the walls b and their slides s h in the reverse direction. The admission openings and
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Exhaust can be provided not only in the ducted walls but also in the room of the apparatus which joins them (floor or ceiling of the room); these are then the s opening 0 And and A 'of fig.l.
An ingenious device for implementing this method is that where, according to fig.2, the walls b are wound in a helix ±; the corrugated walls a take al or s correspondingly there. Dorms of oscillating di sks from one or more strokes. These oscillating discs are preferably fixed on a common shaft on which the propellers slide on their side; these are isolated from the outside by a cylindrical casing. This embodiment offers the advantage that the seal faces are all rotating parts that can easily be machined precisely and inexpensively on a lathe or reot ifieu se.
The device can be put into action by rotating the oscillating discs d (arrow F on fi g. 2); but we can also keep the oscillating discs stationary and turn the screws c on their side, in which case they also take a back and forth movement indicated by the double arrow D.
The intake and exhaust openings E and A are drilled in the oscillating discs. They can also be provided in the ± shaft, in which case the latter must be produced in the form of a barrel, or both in one of the oscillating discs and the barrel. When the oscillating discs are rigidly connected to the outer casing,) the intake and exhaust openings can be provided not only in the oscillating discs
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May s also in the envel oppe.
The propellers .0, must be guided in a direction either purely axial or even helical; however, the direction of sliding must always be different from the direction of the generator of the propeller c.
Advantageous guidance of the propeller, 2, is obtained when
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equips the ends of the helical pillars. ± according to fig. 3 with guiding parts made of ring segment arms which move in the annular space between the casing and the shaft the helical pistons are then guide each other. In this case, the device does not have any joint edges, but only anointed faces, thus ensuring a good seal. In addition, the ends of the helical pistons are mounted rigidly in bending and torsion, which improves the stiffness properties of the helical pistons.
The machining possibilities are also improved, because it is possible to assemble the helical pistons of a device without a casing or a shaft and grind them together on the outside and inside to the corresponding diameters s of the casing and of 11 tree.
In order to reduce the friction, the annular segments can be supported and guided one on top of the other by means of balls or rollers or needles. Lescuvettes.1 will usefully be made in the form of slotted tube sections in which the balls are placed, which simplifies machining and adjustment in the slides of the helical pistons.
The oscillating discs which actuate the helical pistons can be constructed in such a way as to act either on one side (that is to say by simple push) or on both sides (for example according to figs. 5). and 6). according to fig. 5, at the ends s e of helical pistons are mounted s of rollers which roll between two oscillating discs fixed on 11 shaft according to fig.6, twin rollers k are used which embrace a single oscillating disc.
In the case of the bilateral arrangement, a single oscillating disc is sufficient, which can be located either on the suction side or on the discharge side of the device. However, two oscillating discs can also be used advantageously here, in particular when the helical pistons have to withstand relatively high pressures. In fact, when two oscillating discs are used, fixed either on the shaft or on the casing and which
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guide the two ends of the helical pistons, the distance between these ends remains constant, even when pressure forces tend to deform the helical pistons.
But it follows that the bending and torsion forces imposed on the helical pistons deviated more weakly; moreover, the axial and tangential reactions to the air slide are distributed between two elements of the device instead of just one, so that only half the force is produced.
On figs. 2 and 3, four helical pistons have been used. The number of helical pistons of the same di spo si ti fdepend on the desired degree of compression and furthermore on whether the discs scill ant are made with one or more strokes. The helical pistons themselves may have one or more threads (even b / 4 or 1 1/2 threads, etc.); it is furthermore possible to guide the helical pistons by means of annular segments not only at one end and the other, but also in the interval.
The flow of the device is considerable. The helices play the role of pistons whose effective area, in the case of multi-threaded threads, is equal to as many times the annular area c ompri se between the wall and the shaft. In addition, each helical piston delivers upward and backward flow, so that despite small strokes, with proper construction, up to twice the content of the annulair space can be delivered. each revolution, and as many times a quantity as the disks have strokes. As the size of the device is minimal, it is possible to obtain per revolution a flow rate which, compared to the size of the entire device, had not been achieved until now by any other.
In addition, the inertia effects are minimal, since only small strokes have to be used for the helical pistons, so that high revs can also be achieved. In addition, a complete compensation of the masses of helical pistons in the axial direction can be achieved.
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The method of construction described also makes it possible, due to the fact that these are only simple construction parts, to follow these parts by calculation in the efforts they provide and, on this basis, to make them as light. as possible.
This is why this device can also be used in mobile installations, and this as well as a working machine (fan, pressure pump, compressor) as a motor or as a combination of two.
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1. Device for compressing gases and transforming their pressure energy into kinetic energy, characterized in that in a working chamber having intake and exhaust openings, composed of two opposite surfaces equidistant and two corrugated surfaces, can move along this last s several identical walls which form a tight seal on all sides with the faces delimiting the chamber and which are at the same time guided in such a way that they are animated by the said corrugated surfaces of 'back and forth in a different direction from their own.