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"Perfectionnements aux pompes à vis".
La présente invention concerne des pompes et des moteurs à vis comportant deux ou plusieurs rotors hé- licoïdaux engrenant les uns avec les autres et montés dans un cylindre exactement ajusté, présentant des alésages à interpénétration. Pour l'obtention d'une haute pression de refoulement, il importe de maintenir un ajustement étanche entre les filets des rotors hélicoïdaux, et entre les ro- tors et les alésages du cylindre, ces rotors tournant dans les alésages comme un arbre dans son palier.
La nécessité de l'emploi de rotors hélicoïdaux et d'alésages de grande longueur rend difficile l'obtention d'un contact exactement uniforme des rotors dans les alé-
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sages du cylindre, étant donné que ceux-ci ne peuvent être alésés ou tournés sans précautions spéciales à un diamètre exactement uniforme d'un bout à l'autre. Mais, même lorsque ces alésages se présentent sous une forme exacte, ils peuvent être légèrement déformés lors du montage du cylindre dans le corps de pompe, ou par les contraintes imposées par les tuyau- teries fixées au corps.
Pour éviter ces inconvénients, la présente in- vention propose de fabriquer le cylindre en deux ou plusieurs éléments indépendants, librement réglables les uns par rap- port aux autres, mais agissant comme un bloc sous la pression de refoulement de la pompe. Ces différents éléments peuvent s'ajuster automatiquement aux rotors hélicoïdaux, ce qui per- met d'éliminer les inconvénients provenant de l'utilisation d'un cylindre unique de grande longueur.
De préférence, l'élément du cylindre tourné vers le côté à basse pression de la pompe est rigidement solidaire du corps de pompe ou fait corps avec celui-ci,l'au- tre ou les autres éléments du cylindre, tournés vers le côté à haute pression de la pompe, étant agencés pour se centrer automatiquement sur les rotors hélicoïdaux. Il est souhaita- ble de ménager un jeu entre ce ou ces éléments et le corps de pompe, pour permettre ainsi un alignement convenable.
Lorsque la pompe est mise en action , ces éléments mobiles du cylindre sont appliqués contre l'élément fixe de ce cylin- dre par la pression du liquide agissant sur les surfaces aux extrémités.
Pour un maintien et un centrage plus favorables des éléments du cylindre par la pression de refoulement, les surfaces coopérantes des extrémités doivent être façonnées pour ne se toucher qu'à proximité du plus grand diamètre.
Pour l'obtention d'une poussée aussi grande que possible entre l'élément mobile et l'élément fixe du
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cylindre, et entre les différents éléments mobiles si la pompe en comporte plusieurs, non seulement les surfaces coopérantes doivent être prévues à proximité du pourtour des surfaces aux extrémités, de la manière précédemment in- diquée, mais il est alors également nécessaire d'éliminer, à l'aide d'un canal d'évacuation et d'un joint d'étanchéité approprié, la contrepression exercée sur la partie principale des surfaces aux extrémités en regard l'une de l'autre du cylindre.
D'autres caractéristiques de l'invention res- sortiront de la description ci-après, en regard du dessin annexé à titre d'exemple, qui représente des modes de rali- sation.
La fig.l est une vue en coupe longitudinale d'une pompe fonctionnant avec trois rotors hékicoïdaux.
La fig.2 est une vue en coupe transversale de cette pompe.
Les figs.3 et 4 sont des vues en coupe corres- pondantes d'une pompe à deux rotors hélicoïdaux.
Dans les deux modes de réalisation, les rotors hélicoïdaux sont munis de pistons d'équilibrage fonctionnant dans des douilles à centrage automatique.
Dans le mode de réalisation que montrent les figs.l et 2, le corps de pompe est muni aux deux extrémités de couvercles 2 et 3 fixés à ce corps de pompe par des bou- lons 4. Dans un alésage central de préférence cylindrique du corps de pompe 1 est inséré un cylindre composé de deux éléments 5 et 6. L'élément 5 est soigneusement ajusté dans le corps de pompe et maintenu en place par un boulon d.e blocage 7, tandis que l'élément 6 est monté avec un certain jeu. Les deux éléments sont connus en soi :et présentent trois alésages parallèles, cylindriques, disposés de façon qu'il en résulte une interpénétration. Un rotor hélicoïdal est @
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monté dans chacun de ces alésages. Le rotor central 8 pré- sente des filets à gauche, tandis que les rotors latéraux 9 présentent des filets à droite.
Le rotor central 8 est muni d'un arbre d'en- traînement 10 sortant du.corps de pompe avec un certain jeu à travers le couvercle 2. Un liquide entrant par une tubulure 11 dans une chambre 12, est retenu entre les fi- lets des rotors hélicoïdaux, et entraîné dans une chambre de refoulement 13 ménagée à l'extrémité opposée du corps de pompe 1 d'où il est évacué par une tubulure de sortie 14.
Pour l'équilibrage de la poussée axiale, exercée sur le rotor 8 par la différence des pressions du liquide dans les chambres 13 et 12, le rotor 8 porte à une extrémi- té un piston 15, et à l'autre extrémité un piston plus pe- tit 16. Le piston 15 est engagé avec un faible jeu dans l'alésage d'une douille 17, dont le rebord annulaire 18 est maintenu appliqué contre le couvercle 2 par la pression de refoulement. Dans le rotor hélicoïdal central est prati- qué un canal axial 19 reliant à la chambre 13 la chambre 20 comprise entre la douille 17 et le couvercle 2. Les ro- tors hélicoïdaux latéraux 9 présentent également des canaux axiaux 21 se prolongeant à travers les extrémités 24 des arbres et aboutissant à l'extrémité des pistons 22 engagés dans des douilles cylindriques 23.
Des conduits 25, pratiqués dans ces douilles 23, débauchent en regard de conduits correspondants pratiqués dans le couvercle 3, et comruni- quent avec un canal transversal 26 ménagé dans ce couvercle 3. Le piston 16 est engagé dans une autre douille cylindrique 27, dont l'intérieur communique de la même manière avec le canal 26.
Lorsque la pompe ne fonctionne pas, et que toute pression est annulée, les rotors hélicoïdaux 8 et 9 ne portent que sur l'élément relativement court 5 du cy-
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lindre, qui est le seul élément rigidement solidaire du corps de pompe, tous les autres éléments étant portés par les rotors.
Lorsque la pompe est mise en action, la pres- sion à l'intérieur de la chambre 13 devient supérieure à celle de la chambre 12, et supérieure à celle qui règne dans l'intervalle entre les éléments du cylindre.
Il en résulte que l'élément libre 6 du cylindre est appliqué contre l'élément fixe 5. Pour l'obtention d'un accouplement sûr entre les éléments 5 et 6, leurs surfaces aux extrémités en regard l'une de l'autre sont munies de ner- vures annulaires 28. D'autre part, la pression du liquide régnant dans la chambre 13 pousse la douille 17 contre le plateau intérieur 29, qui est porté par le couvercle 2. En même temps, les douilles cylindriques 23 et 27 sont appli- quées contre le couvercle 3. Un ressort 30 est interposé entre l'élément 6 de la douille 17, pour assurer le contact entre les éléments 5 et 6, et entre la douille 17 et le pla- teau intérieur 29,. dès le démarrage de la pompe.
Le canal d'évacuation 19, qui est fermé à l'extré- mité de droite, relie la chambre 20 à la chambre à basse pression 12.
Le mode de réalisation que montrent les figs.
3 et 4 ne comporte que deux rotors hélicoïdaux, et le corps de pompe 1 est lui-même divisé. La partie de droite du corps de pompe (fig.3) est d'une pièce avec le cylindre, et les alésages des rotors sont pratiqués dans le corps de pompe lui-même. La partie de gauche contient un élément de cylin- dre séparé 6, monté comme celui que montre la fig. l. Un an- neau élastique 31, encastré dans le pourtour de l'élément 6, empêche le liquide sous pression de pénétrer entre l'élé- ment 6 du cylindre et le corps de pompe 1. Une autre garni- ture annulaire 32 est encastrée dans une rainure pratiquée
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dans la surface à l'extrémité de l'élément 6, un peu en de- hors des alésages des rotors 8,9.
Un canal 35 débouchant dans la chambre 12 fait office de dérivation pour l'espace entre les garnitures annulaires 31 et 32. La pression du fluide exercée sur l'élément 6 est transmise par la nervure annulaire 28 le long de son pourtour. Pour l'évacuation de l'espace entourant l'élément, la nervure annulaire présente un certain nombre d'encoches 33.
Bien entendu, on peut imaginer de nombreuses variantes de l'invention. Si on le désire, on peut utiliser les organes d'étanchéité 31, 32 avec le canal d'évacuation 35, dans le mode de réalisation des figs. 1 et 2.
Les pistons d'équilibrage des rotors hélicoïdaux que montrent les figures ne sont pas essentiels pour la mise en oeuvre de l'invention, mais ils ont une certaine impor- tance en ce sens qu'ils empêchent tout décentrement des or- ganes.
Il est également entendu que les détails de l'in- vention ne sont pas limités aux combinaisons décrites.
REVENDICATIONS
1) Pompe (ou moteur) à rotors hélicoïdaux com- portant en combinaison un corps de pompe muni d'une tubu- lure d'aspiration et d'une tubulure de- refoulement,un cer- tain nombre de rotors hélicoïdaux montés à rotation et en- grenant les uns avec les autres, un cylindre présentant des alésages. disposés de manière qu'il en résulte une interpé- nétration et s'ajustant sur le pourtout des rotors, ce c,ylin- dre étant divisé en éléments s'ajustant les uns par rapport aux autres et destinés à être accouplés entre eux par la pression de refoulement de la pompe pour former un bloc,un des éléments du cylindre étant fixé au corps de pompe.
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"Improvements to screw pumps".
The present invention relates to screw pumps and motors comprising two or more helical rotors meshing with each other and mounted in an exactly fitting cylinder, having interpenetrating bores. To achieve high discharge pressure, it is important to maintain a tight fit between the threads of the helical rotors, and between the rotors and the cylinder bores, these rotors rotating in the bores like a shaft in its bearing. .
The need for the use of helical rotors and bores of great length makes it difficult to obtain exactly uniform contact of the rotors in the bores.
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wise, since they cannot be bored or turned without special precautions to an exactly uniform diameter throughout. But, even when these bores are in an exact shape, they can be slightly deformed during the mounting of the cylinder in the pump body, or by the stresses imposed by the pipes attached to the body.
To avoid these drawbacks, the present invention proposes to manufacture the cylinder in two or more independent elements, freely adjustable with respect to each other, but acting as a block under the discharge pressure of the pump. These different elements can automatically adjust to the helical rotors, which eliminates the inconvenience arising from the use of a single long cylinder.
Preferably, the element of the cylinder facing the low pressure side of the pump is rigidly integral with the pump body or integral with the latter, the other or the other elements of the cylinder facing the side at. high pressure pump, being arranged to center automatically on the helical rotors. It is desirable to provide clearance between this or these element (s) and the pump body, thus to allow proper alignment.
When the pump is put into action, these movable elements of the cylinder are pressed against the fixed element of this cylinder by the pressure of the liquid acting on the surfaces at the ends.
For a more favorable maintenance and centering of the cylinder elements by the discharge pressure, the cooperating surfaces of the ends must be shaped to touch only near the largest diameter.
To obtain as great a thrust as possible between the movable element and the fixed element of the
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cylinder, and between the various mobile elements if the pump has several, not only the cooperating surfaces must be provided near the periphery of the surfaces at the ends, in the manner previously indicated, but it is then also necessary to eliminate, using an evacuation channel and a suitable seal, the back pressure exerted on the main part of the surfaces at the opposite ends of the cylinder.
Other characteristics of the invention will emerge from the following description, with reference to the accompanying drawing by way of example, which represents embodiments.
The fig.l is a longitudinal sectional view of a pump operating with three hekicoidal rotors.
Fig.2 is a cross-sectional view of this pump.
Figures 3 and 4 are corresponding sectional views of a pump with two helical rotors.
In both embodiments, the helical rotors are provided with balance pistons operating in self-centering bushings.
In the embodiment shown in Figs. 1 and 2, the pump body is provided at both ends with covers 2 and 3 fixed to this pump body by bolts 4. In a central bore which is preferably cylindrical in the body. of pump 1 is inserted a cylinder consisting of two elements 5 and 6. Element 5 is carefully fitted into the pump body and held in place by a locking bolt 7, while element 6 is mounted with some play The two elements are known per se: and have three parallel, cylindrical bores, arranged so that an interpenetration results. A helical rotor is @
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mounted in each of these bores. The central rotor 8 has threads on the left, while the lateral rotors 9 have threads on the right.
The central rotor 8 is provided with a drive shaft 10 protruding from the pump body with a certain clearance through the cover 2. A liquid entering through a pipe 11 into a chamber 12 is retained between the ends. threads of the helical rotors, and driven in a delivery chamber 13 provided at the opposite end of the pump body 1 from where it is discharged through an outlet pipe 14.
For the balancing of the axial thrust exerted on the rotor 8 by the difference in the pressures of the liquid in the chambers 13 and 12, the rotor 8 carries at one end a piston 15, and at the other end a larger piston. small 16. The piston 15 is engaged with a small clearance in the bore of a sleeve 17, the annular rim 18 of which is kept pressed against the cover 2 by the delivery pressure. In the central helical rotor is formed an axial channel 19 connecting to the chamber 13 the chamber 20 between the sleeve 17 and the cover 2. The lateral helical rotors 9 also have axial channels 21 extending through the ends. 24 of the shafts and ending at the end of the pistons 22 engaged in cylindrical bushings 23.
Ducts 25, made in these bushings 23, run out opposite corresponding conduits made in the cover 3, and communicate with a transverse channel 26 formed in this cover 3. The piston 16 is engaged in another cylindrical bush 27, of which the interior communicates in the same way with channel 26.
When the pump is not running, and all pressure is released, the helical rotors 8 and 9 bear only on the relatively short element 5 of the cycle.
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linder, which is the only element rigidly secured to the pump body, all the other elements being carried by the rotors.
When the pump is put into action, the pressure inside the chamber 13 becomes greater than that of the chamber 12, and greater than that prevailing in the gap between the elements of the cylinder.
As a result, the free element 6 of the cylinder is pressed against the fixed element 5. To obtain a secure coupling between the elements 5 and 6, their surfaces at the ends facing each other are provided with annular ribs 28. On the other hand, the pressure of the liquid prevailing in the chamber 13 pushes the sleeve 17 against the inner plate 29, which is carried by the cover 2. At the same time, the cylindrical sleeves 23 and 27 are applied against the cover 3. A spring 30 is interposed between the element 6 of the sleeve 17, to ensure contact between the elements 5 and 6, and between the sleeve 17 and the inner plate 29 ,. as soon as the pump is started.
The discharge channel 19, which is closed at the right end, connects the chamber 20 to the low pressure chamber 12.
The embodiment shown in Figs.
3 and 4 only have two helical rotors, and the pump body 1 is itself divided. The right part of the pump body (fig. 3) is one piece with the cylinder, and the rotor bores are made in the pump body itself. The left part contains a separate cylinder element 6, mounted like the one shown in fig. l. An elastic ring 31, embedded in the periphery of the element 6, prevents the pressurized liquid from entering between the element 6 of the cylinder and the pump body 1. Another annular seal 32 is embedded in the cylinder. a groove made
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in the surface at the end of the element 6, a little outside the bores of the rotors 8,9.
A channel 35 opening into the chamber 12 acts as a bypass for the space between the annular linings 31 and 32. The fluid pressure exerted on the element 6 is transmitted by the annular rib 28 along its periphery. For the evacuation of the space surrounding the element, the annular rib has a certain number of notches 33.
Of course, one can imagine many variants of the invention. If desired, the sealing members 31, 32 can be used with the discharge channel 35, in the embodiment of Figs. 1 and 2.
The balancing pistons of the helical rotors shown in the figures are not essential for the implementation of the invention, but they are of some importance in that they prevent any shifting of the organs.
It is also understood that the details of the invention are not limited to the combinations described.
CLAIMS
1) Pump (or motor) with helical rotors comprising in combination a pump body fitted with a suction pipe and a discharge pipe, a certain number of helical rotors mounted for rotation and meshing with each other, a cylinder having bores. arranged so that there results an interpenetration and adjusting on the perimeter of the rotors, this c, lin- dre being divided into elements which adjust to each other and intended to be coupled together by the delivery pressure of the pump to form a block, one of the cylinder elements being fixed to the pump body.
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