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PERFECTIONNEMENTS AUX POMPES ROTATIVES.
Cette invention concerne les pompes rotatives ou les moteurs du type à pales.
L'objet de la présente invention est une pompe rotative ou un moteur de la sorte indiquée ci-dessus qui fonctionnera efficacement aussi bien aux hautes qu'aux basses pressions, sera d'un. fonctionnement silencieux sera moins coûteux à fabriquer et remédiera aux autres inconvénients des dispositifs proposés antérieurement.
L'invention consiste en une pompe rotative ou un moteur du type à pales ayant plus d'un organe monté pour la rotation dans un carter, chacun ou au moins deux desdits organes tournant en direction opposée et chacun des organes rotatifs ayant des dispositifs de pale caractérisés en ce qu'au moins un des organes rotatifs comporte au moins une ouverture, une valve et un passage .
Par exemple, sur les moteurs à combustion interne un compresseur plus efficace donnera plus de puisa'ance pour une dimension et un prix donnés du moteur, plus de puissance, une meilleure économie dans la consommation du carburant et un fonctionnement à plus basse température à cause de la tempé- rature d'admission plus basse.
Comparé au ventilateur centrifuge, ce compresseur à l'avantage du déplacement positif de l'air pour le départ, de l'élimination de l'engre- nage à grande vitesse, de la facilité d'adaptation aux exigences du moteur.
Dans sa forme simple une pompe du genre indiqué a une pale sur chaque rotor mais deux ou plus de pales peuvent Atre adaptées.
Les avantages de la nouvelle construction sont (1) compression par l'action de pales en même temps que permet- tant des sections d'ouverture adéquates en tout point du cycle.
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(2) réduction de l'entraînement de fluide du volume de compres- sion vers la charge fraîche (3) réduction des fuites de fluide comprimé au delà des pales vers la charge fraîche
L'avantage (1) est obtenu en réduisant le rapport de la hauteur de la pale au diamètre du rotor et en arrangeant les ouvertures dans les ro- tors eux-mêmes. Les conditions (2) et (3) sont satisfaites par des modifica- tions à la forme des pales ou l'utilisation de deux ou de plusieurs pales par rotor.
Dans la description suivante de l'invention référence sera faite à son application à un compresseur d'air, à titre d'exemple, mais il est can- préhensible qu'une pompe de cette sorte peut être utilisée comme une machi- ne à déplacer,à comprimer ou à détendre par le réglage de la durée de fonc- tionnement des valves insérées dans les rotors et contrôlant les fentes d' ouverture.
Elle peut être aussi adaptée pour être utilisée avec d'autres gaz vapeurs ou fluides, par changement du temps d'ouverture des valves et de tout ce qui est nécessaire pour cela.
Une façon d'expliquer l'invention est de décrire un compresseur à air. Le dispositif est pourvu d'un carter en forme de huit. Les rotors sont en forme de cylindres creux d'égal diamètre et d'égale longueur qui sont montés dans le carter sur des axes parallèles de telle façon que les surfaces extérieures des deux cylindres se touchent ou sont près de se toucher. Les axes des rotors coïncident avec les axes de chacun des alésages circulaires de la figure en huit mais les diamètres des rotors sont plus petits que les diamètres desdits alésages, de la hauteur des pales. Les rotors sort reliés par des engrenages convenables qui leur permettent d'être entraînés à des vitesses circonférentielles égales et de sens contraire dans le carter.
Chaque rotor est pourvu d'une pale qui tourne en effectuant une compression dans l'alésage du carter.
Les cylindres creux formant les rotors ont des fentes entaillées sur le côté menant ou antérieur de la pale du rotor de refoulement et le côté postérieur du rotor d'admission, chacune légèrement plus grande en longueur que les pales de façon que ces dernières puissent passer à chaque tour.
Les fentes sont taillées vers le centre des alésages des cylindres et sont utilisées comme ouvertures pour l'alimentation et le refoulement d'air Des conduits dans l'une ou les deux plaques d'extrémité du carter extérieur sont aménagés pour établir une communication avec les alésages intérieurs des rotors. En faisant l'alésage du rotor de refoulement circulaire et con- centrique au rotor une valve fixe partiellement tubulaire peut être ajoutée de façon que l'arc couvert par cette valve détermine le degré de compression obtenu avant l'ouverture de l'entrée de refoulement. En variante, une valve automatique peut être employée, qui s'ouvre quand la pression de compression est légèrement plus haute que celle du passage de refoulement.
Le cycle de fonctionnement de la pompe est le suivant :
Au commencement le carter entier est plein d'air à la pression atmosphérique ou autre pression d'admission et les pales viennent à une distance très proche l'une de l'autre (c'est-à-dire à un jeu de quelques mil- lièmes de pouce). Toute rotation au delà de ce point réduit le volume entre les rotors et le carter sur le coté menant des pales de façon que l'air soit comprimé. L'échappement de l'air de l'orifice de refoulement est empêché par la valve tubulaire. Au moment où le volume en avant des pales décroît, le volume derrière elles s'accroît et ainsi une charge fraîche est aspirée à travers l'orifice d'admission.
La compression continue jusqu'à ce que la pression déterminée d' avance soit atteinte quand l'orifice de refoulement est découvert. Le refou- lement se fait jusqu'à ce que soit atteinte la position à laquelle aucun chan- gement ultérieur de volume ne puisse se produire quand l'orifice de refoule-
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ment est arrangé pour se fermer et que le cycle de compression et de refou- lement est achevé. Cependant du coté de l'admission les pertes de l'entrée et des conduits provoquent une dépression d'admission qui est compensée en laissant l'orifice d'admission ouvert pendant au moins une partie de la pério- de pendant laquelle le volume reste stationnaire.
Cette particularité dési- rable a un double avantage dans le type à pale simple en ce qu'elle permet aussi de garder ouvert l'orifice d'admission pour le cycle entier et ainsi qu'aucune valve d'admission ne soit nécessaire et qu'aucune perte n'ait lieu toutes les fois qu'on ferme et qu'on ouvre la valve.
Une particularité du fonctionnement de la pompe type à pale sim- ple est que la compression peut commencer avant que l'orifice d'admission ne soit hors de l'espace de compressiono
Ceci est rendu possible par la vitesse du fonctionnement puis- que, pendant le temps que l'accroissement en pression devient efficace à l'orifice d'admission, ce dernier a passé les lignes de centre du rotor et que l'espace de compression est fermé. Par exemple : si la vitesse de la pa- le est de un dixième de la vitesse du son, le rotor tournera d'un dixième de tour ou de 36 pendant que l'onde de pression de compression fera un tour complet du rotor.
Tout décroissement du volume de l'espace nuisible à la fin de la compression accroît le rendement du cycle puisqu'il réduit le volume d' air chaud comprimé déchargé dans l'air d'admission. Ce volume peut décroître à une très petite valeur si la pale et l'orifice sont conformés de la fagon décrite. Suivant son profil le plus simple la pale est formée d'un arc à son bord extérieur, tandis que le coté menant de la pale de refoulement et le coté mené de la pale d'admission sont concaves, chacun étant formé par la trajectoire du bout de l'autre pale. La troisième face de la pale d'ad- mission est formée pour dégager uniquement le bord de l'orifice de refoule- ment.
L'orifice d'admission peut être plus grand que le trajectoire de la pale de refoulement et la troisième face de cette pale peut être conformée pour d'autres considérations, c'est-à-dire similaire à la pale d'admission pour raison d'économie ou conformée pour donner une entrée d'air facile durant le temps mort ou une distribution plus commode des masses pour équilibrer le ro- tor. Cette forme est satisfaisante pour les faibles taux de compression mais aux hautes pressions, il est préférable de réduire le volume de com- pression. Des bords bien arrondis à l'orifice de refoulement accroissent le coefficient d'entrée de l'orifice et c'est pourquoi l'orifice lui-même peut être plus petit qu'un orifice à côtés droits et bords aigus.
Si dans un modè- le particulier on trouve que la crête de la pale est à une distance apprécia- ble de la valve de décharge tubulaire, alors une réduction ultérieure dans l'espace de compression est possible par l'accroissement du diamètre exté- rieur de la pale. Ceci nécessite un alésage plus grand du carter sur le côté d'admission et le déplacement du bout de la pale en arrière pour dégager la pale de refoulement. Le coin menant de cette pale a une courbure propre à dégager la valve tubulaire. Par ces moyens le volume d'espace mort peut être réduit à moins de un deux centième du volume balayé tandis que se main- tient encore suffisante la section d'entrée. Un avantage supplémentaire est que la pale plus grande sur le rotor d'admission aide à équilibrer le grand orifice d'admission.
Quand plus d'une pale par rotor est utilisée, l'air dans le volume d'espace mort est délivré dans le volume annulaire avant que la com- pression ne commence dans cet espace.
La fuite de l'air de l'espace de compression au delà des bords des pales vers l'admission réduit le rendement du cycle, mais ces pertes sont gran- dement réduites si un autre trajet de fuite vers l'atmosphère est prévu.
Cette condition est obtenue en entaillant une fente entourant chaque pale communiquant avec les orifices dans les parois d'extrémité du carter. Ces ori- fices peuvent aussi être arrangés pour entraîner l'air qui s'échapperait autre- ment par les extrémités des rotors. Une forme de passage préférée comprend un trou sous la surface de la pale raccordé avec la surface par une fente é- troite. Cette fente est suffisante pour laisser passer l'air de fuite mais pas assez grande pour permettre un échappement appréciable d'air durant la
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durée du contact entre les pales. Le trou au fond de la fente est de sec- tion suffisante pour laisser passer l'air de fuite sans pression arrière excessive .
Puisque c'est la température de l'air de fuite qui abaisse le rendement du cycle, une variante est de pomper de l'air comprimé froid, ou un fluide, à travers les fentes, fermant ainsi l'ouvertureà l'air de pres- sion plus basse dans l'opération de compression Un cycle de refroidis- sement peut aussi être obtenu avec cette méthodeo Quand on a plus d'une pale sur le rotor, la fuite passe au volume annulaire et n'est pas perdue.
Les seuls jeux étroitement limités qui sont nécessaires sont ceux entre les formes plates .eu purement cylindriques. Le contact entre pales n'a pas d'importance capitale puisque les pales sont en contact étroit à la plus haute pression pendant seulement 20 d'arc et un jeu plus impor- tant pendant cette petite partie du cycle n'aura qu'un petit effet sur le rendement total de l'ensemble. Le seul autre jeu entre les rotors est ce- lui entre les cylindres mais comme ceux-ci n'ont aucune vitesse relative au point de contact le jeu peut être pris très petit; le contact serait seulement nuisible s'il provoquait une surcharge sur les paliers.
Le temps passé au montage est beaucoup moins important qu'avec le type Roots puisque le jeu entre pales est le seul affecté par les posi- tions des engrenages d'entraînement
En commandant le rotor d'admission, ce jeu est accru avec l' usure des dents d'engrenage, compromettant ainsi la durée de l'appareil Le jeu entre les pales au commencement de la compression peut être grand parce qu'il y a une différence de pression négligeable de chaque c8té de l'ouverture.
Il y a un certain nombre de méthodes qui peuvent être utilisées pour contenir et installer les rotors et trois de celles-ci seront mention- nées brièvement
La première et la forme la plus simple est de mettre les rotors en porte-à-faux; cette méthode donne une très simple construction avec ab- sence de conduits mais nécessite l'utilisation de courts rotors et un large espace entre les paliers. Un support de rotor perfectionné peut être obtenu en prolongeant l'arbre à travers le passage d'air à un autre palier extérieur; dans un tel cas un conduit d'extrémité est nécessaire. Pour ob- tenir un refoulement d'air continu, une paire de rotors peut être mise dos à dos et les pales placées à 180 .
Avec cet arrangement un refoulement d'air continu peut être obtenu à des pressions de l'ordre de 25 livres anglaises par pouce carré; ceci est accompagné d'une force de traction à transmission douce et de charges de paliers plus petites. Des trous joignant les passages de décharge équilibrent le débit à travers les conduits d'extrémité rédui- sant ainsi les pertes de charge.
Les conduits peuvent être en substance du type diffuseur à volute ramassant ou libérant l'air dans le même sens de rotation que les rotors.
Des ailettes empêchant les remous et régularisant les filets d'air peuvent être placées dans la bouche des alésages d'admission et de refoulement pour améliorer l'écoulement de l'air.
La valve tubulaire de refoulement est supportée par le carter principal et un petit espace vide est maintenu entre la valve et l'alésage du rotor Il peut prendre la forme d'un. arc lisse d'un tube ou avoir des dentelures aménagées sur son bord extérieur pour empêcher la fuite de l'air
La longueur de l'arc de la valve de refoulement peut être varia- ble, par exemple, si une partie est faite en forme d'une grille derrière la- quelle une seconde valve du type tubulaire peut tourner.
La position de cette valve intérieure déterminerait alors le point auquel l'orifice de re- foulement est ouvert et peut être contrôlée manuellement ou automatiquement ou en accord avec les exigences d'une machine associée pour assurer que le
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compresseur travaille au plus grand rendement pour la pression d'évacuation existante. Dans un cas spécial une valve similaire peut àussi être adaptée à l'intérieur du rotor d'admission de façon qu'une simple machine puisse être utilisée aussi bien comme machine à faire le vide que comme compresseur par manipulation des valves Dans ce cas le débit de fluide peut varier par la position de la valve d'admission, tandis que la pression de refoulement serait réglée par les arcs relatifs couverts par les valves dans les rotors d'admission et de refoulement.
Un exemple de l'utilisation de ce type d'ar- rangement est pour la surcompression de moteurs à combustion interne. Idéa- lement, le moteur Diesel à deux temps exige moins d'air par cycle à charge légère qu'à charge pleine. Cette condition est satisfaite et la consomma- tion de carburant améliorée si la valve dans le rotor d'admission est contrô- lée par la commande de la pompe à carburant, de façon que la quantité d'air délivrée soit en rapport convenable avec la quantité de carburant utilisée.
.Le réglage de la valve de refoulement peut être contrôlé par des dispositifs sensibles à la pression actionnés par la pression dans le réservoir à air.
Un semblable mais plus petit avantage en résultera s'il est adapté à des moteurs à quatre temps. Sur des moteurs à carburateur, le compresseur pren- dra la place de la valve d'étranglement du carburateur, les contrôles de la valve d'étranglement étant pris à la valve d'admission variable. Le compresseur prendra alors la quantité réglée de mélange d'air et de carbu- rant, la d.étendra et la fera passer à la manche du moteur.
Durant ceci, le compresseur agira comme un détendeur et délivre- ra de la puissance au moteur réduisant ainsi la consommation de carburant.
A pleine charge, si la capacité du compresseur était plus grande que celle du moteur, une sur-compression positive serait donnée. En variante un compresseur de plus petite capacité pourrait être adapté de fagon à ce qu'il fonctionne comme détendeur à tous débits.
Si ceci était réalisé, les conditions d'admission réfrigérée pré- vaudraient et le taux de compression du moteur pourrait croître au-dessus de celui normalement utilisé. Ceci causera un accroissement dans le rende- ment thermique et ainsi une réduction dans la consommation de carburant et de la température d'échappement Dans un autre cas spécial une valve insérée dans le rotor d'entrée peut être arrangée pour donner un afflux d'air qui provoquera une onde de mouvement dans le système d'admission. Cette onde de mouvement peut alors accomplir un peu plus ou tout de la compression ou de l'expansion désirée.
En variante ou additionnellement au système de rotor fermé aux deux bouts,pour obtenir un écoulement d'air plus régulier, deux ou plusieurs pales par rotor peuvent être adaptées et chaque rotor a. alors une structure bien équi- librée
Quand deux pales diamétralement opposées sont adaptées à chaque rotor et qu'une valve d'admission est prévue,au cours de l'admission, la charge occupe les espaces entre les pales de chaque rotor et pour un moment est emprisonnée et transportée autour de la périphérie de chaque rotor avant que la compression et le refoulement ne commencent.
Dans ces conditions, de l'air à plus haute pression fuyant le long des pales et celui déchargé du vo- lume d'espace voient leur pression augmentée avant que le cycle de compression ne commence et ainsi se trouve réduit le travail à faire pour atteindre la pression de refoulement exigée. Similairement, le transfert de chaleur des surfaces de métal élève la pression.été en prenant de cette chaleur, la charge refroidit ces surfaces, réduisant ainsi la distorsion.
Par l'utilisation de cet arrangement, le volume total des zones d'admission est équivalent à quatre desdits espaces d'emprisonnement par tour et est plus grand que ce qui peut être atteint avec le type à simple paleo
Pour tirer parti au maximum de l'accroissement du volume balayé des ouvertures peuvent être disposées dans le carter principal reliant entre elles les zones d'admission et faisant l'office du by-pass au point de ren- contre des alésages. Des entrées similaires du c8té de compression du carter
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équilibrent la pression dans les deux zones de compression avant qu'elles se forment un espace unique. L'un et l'autre contribueraient à réduire les pertes d'admission et de refoulement en donnant un afflux d'air plus doux et plus lent autour du coin aigu formé à cet endroit,.
Ces entrées sont de telle dimension et ont une telle position qu'elles n'occasionnent aucune fuite.
Dans une réalisation de l'invention deux pales diamétralement op- posées sont adaptées à chaque rotor et une valve d'admission est prévue, en sorte qu'au cours de l'admission, la charge occupe les espaces formés entre les pales de chaque rotor et, pour un moment, est emprisonnée et transportée autour de la périphérie de chaque rotor avant que la compression et le refou- lement ne commencent.
Toutefois, il est proposé dans une autre réalisation encore de prévoir un trou ou des trous à travers le carter entourant les rotors unis- sant les zones d'admission à l'atmosphère, aucune perte d'air à haute pres- sion n'ayant lieu puisqu'il est pris entre les rotors de la manière décrite dans le précédent paragraphe. Le ou les trous permettent à l'air d'être aspiré dans le carter quand la pression interne est moindre que la pression atmosphérique De tels trous peuvent être utilisés comme entrées auxiliaires pour donner lieu à un débit supplémentaire par rapport à celui de l'orifice d'entrée du rotor. Dans une autre réalisation l'orifice du rotor d'admission peut être supprimé et un simple orifice à travers le carter peut être prévu comme on le trouve sur les ventilateurs du type Roots.
Ce rotor sans orifice n'a pas besoin d'être creux mais est prévu avec évidement pour permettre le passage des pales du rotor de refoulement,. Il est avantageux en ce cas de prévoir des rainures dans les parois d'extrémité et une pale d'admission plus grande pour réduire le jeu de la pale de façon à ce que la pression dans ledit évidement du rotor ne tombe pas rapidement au commencement du cy- cle.
Cet arrangement permet d'utiliser une section d'orifice extrêmement gran- de, la réduction subséquente en perte d'aspiration l'emportant sur la perte de l'effet de la charge centrifuge et la perte croissante durant la période de rapprochement entre pales
Dans un autre arrangement avec l'orifice d'admission dans le car- ter, les deux rotors ont des orifices de refoulement et quoique le volume de compression soit augmenté, abaissant ainsi le rendement, le débit est accru en raison d'une plus grande vitesse du rotor pour une vitesse de gaz donnée à travers les orifices.
En ce cas les orifices dans l'un des rotors sont arrangés comme décrits précédemment en avant de chaque pale, tandis que les orifices dans l'autre rotor sont ménagés à travers chaque pale ou le cylindre précédant aussi immédiatement chaque pale, l'orifice de refoulement dans le second rotor étant muni d'une valve de contrôle pour déterminer le point d'ouverture comme avec le rotor de refoulement normal. Le rotor mentionné en second lieu est pourvu d'évidements pour recevoir les pales du premier rotor comme décrit pour la réalisation précédente. A de très grandes vitesses une certaine compression est provoquée en avant des pales, due à leur propre vitesse.
Dans ces circonstances , le refoulement est facilité à travers les orifices près des faces menantes des paleso
Les dessins ci-contre illustrent schématiquement, à titre d'exem- ple seulement, un nombre de réalisations de l'invention dans laquelle : - les figures 1 à 4 sont des coupes de pompe montrant quatre pha- ses dans le cycle de l'opération, - la figure 5 est un diagramme P.V. de la pompe des figures 1 à 4 ; - la figure 6 est une coupe montrant les détails des pales; - la figure 7 est une coupe à travers une pale radiale d'un rotor - les figures 8 à 11 montrent différents arrangements des rotors paliers et passages; - les figures 12 et 13 montrent des détails des valves;
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- la figure 14 montre une construction ayant deux rotors chacun avec deux pales;
- les figures 15 et 16 montrent des constructions ayant trois rotors; - la figure 17 montre une construction ayant des rotors inéga- lement dimensionnés; - la figure 18 est une représentation de dispositifs pour régler une valve mobile; - la figure 19 est une représentation de dispositifs pour régler automatiquement les valves, et - les figures 20 et 21 montrent des arrangements ayant un orifice dans le carter.
Les figures 1à 4 montrent schématiquement le cycle de fonction- nement d'une pompe ayant deux rotors chacun avec une pale unique. Le carter
1 a la forme d'un huit semblable à celle d'un ventilateur Roots.
Les rotors a et b ont la forme de deux cylindres creux tournant dans ce carter et engrenés pour tourner à la même vitesse, mais en sens contraire au moyen d'une paire d'engrenages externes non représentés. Sur chaque cylindre est une pale 2, 3, qui balaie juste l'alésage du carter.
Les cylindres ont des fentes 4 et 5 taillées en eux sur le coté principal de la pale du rotor de refoulement b et le côté suivant du rotor d'admission a chacune légèrement plus grande en longueur que les pales de façon que celles- ci puissent passer à chaque tour. Les fentes 4, 5 assurent un passage jus- qu'aux centres 6, 7 des cylindres et sont utilisées comme orifices pour l'a- limentation et le refoulement d'air. Des conduits dans l'une ou les deux pla- ques d'extrémité du carter extérieur sont arrangés pour relier les alésages intérieurs des rotors.
En faisant l'alésage du rotor de refoulement circulai- re et concentrique au rotor une valve immobile partiellement tubulaire 8 peut être insérée et l'arc couvert par cette valve détermine le degré de compression obtenu avant l'ouverture de l'orifice de refoulement En variante une valve automatique peut être employée qui s'ouvre quand la pression de com- pression est légèrement plus haute que dans le passage de refoulement.
La commodité de ce type d'ouverture peut être jugée par une des- cription du cycle de fonctionnement avec référence aux figures 1 à 4 qui mon- trent les quatre phases distinctes dans le cycle. La figure 1 montre le com- mencement du cycle de compression, A cet instant le carter entier est plein d'air à pression atmosphérique et les pales arrivent justement en contact l'une de l'autre (c'est-à-dire avec un jeu de quelques millièmes de pouce) Toute rotation au delà de ce point réduit le volume du carter sur le côté menant des pales et ainsi l'air est comprimé. L'échappement d'air de l'alé- sage de refoulement 7 est empêché par la valve tubulaire 8. Juste comme le volume en avant des pales décroit, le volume derrière elles augmente et ainsi une charge fraîche est entraînée dans l'orifice d'admission 6.
La compression continue jusqu'à ce que la pression exigée soit atteinte, moment auquel, comme le montre la figure 2, l'orifice de refoulement 5 s'ouvre; l'air comprimé est alors refoulé jusqu'à ce que le point montré par la figure 3 soit atteint. De ce point en avant, complétant le cycle pour revenir au point de la figure 1, il n'y a aucun changement en volume; ainsi l'orifice de refoulement 5 est arrangé pour se fermer, comme montré en figu- re 3, et le cycle de compression est achevé.
Cependant, du côté de l'admission, les pertes à l'entrée et sur le trajet occasionnent une dépression à l'admission et on remédie à ceci en laissant l'orifice d'admission ouvert durant ce temps mort. Cette parti- cularité désirable a un double avantage en ce qu'elle permet de garder ou- vert l'orifice d'entrée pour le cycle entier et ainsi aucune valve d'ad- mission n'est nécessaire et il n'y a pas de pertes dues aux temps d'ouvertu- re et de fermeture de la valve.
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Le cycle sera maintenant expliqué avec référence au diagramme P.V. comme montré en figure 5 Au point 1 l'admission commence et le taux d'admission croît, jusqu'à ce que le point 2 soit atteint, la surface effec- tive de la pale étant augmentée par la cale de refoulement découvrant la pa- le d'admission. A partir du point 2 l'admission est à un taux constant puis- que les rotors tournent à vitesse constante; c'est pourquoi la dépression à l'admission est constante. Au point 3 les pales viennent en contact et comme la surface effective de pale est réduite la dépression à l'admission décroît.
L'aspiration terminée la dépression à l'admission est supprimée durant le temps mort et peut donner lieu à une pression supérieure à la pression atmosphérique au commencement de la compression en raison de l'ef- fet de charge centrifuge de l'orifice d'admission et des effets'd'ondes dans le conduit d'admission. Au point 4 un tour complet a eu lieu et l'air est maintenant sur le coté de compression des pales. La compression se fait au point 5 où. l'orifice de refoulement s'ouvre et le taux d'ouverture étant grand la pression s'élève seulement un peu entre les points 5 et 6 avant de descendre à une pression positive constante exigée pour déplacer l'air. à travers l'orifice d'échappement. Du point 7 à ó le décroissement dans la surface effective de la pale réduit ce taux jusqu'à ce qu'il devienne nul, l'orifice de distribution se fermant.
Du point 8 à 9 la petite quantité d'air dans l'espace mort entre la pale d'admission et la valve de distribu- tion est déchargée dans l'air d'admission. Le volume de 9 à 1 est le volu- me de l'espace nuisible dans 1 orifice d'entrée et puisque ce- volume est transporté de cycle en cycle son effet est négligeable.
Une caractéristique qui ne peut pas être montrée sur le diagram- me P.V.mais qui peut être vue en figure 1 est que la compression commence avant que l'orifice d'admission ne soit sorti de l'espace de compression, Ceci est rendu possible par la vitesse du fonctionnement puisque pendant le temps que l'accroissement de pression devient effectif à l'orifice d'admis- sion ce dernier a passé les lignes de centre du rotor et l'espace de com- pression est fermé. Par exemple si la vitesse de la pale est d'un dixième de la vitesse du son alors le rotor tourne un dixième de tour ou 36 tandis que l'onde de pression de compression fera un tour complet du rotor.
Tout décroissement du volume de l'espace nuisible dans l'orifice de refoulement.. à la fin de la compression, augmente le débit du cycle puis- qu'il réduit le volume de l'air comprimé chaud déchargé dans l'air d'arrivée Ce volume peut tomber à une très petite valeur si la pale et l'orifice sont conformés de la manière décrite. Suivant son profil le plus simple la pale est formée d'un arc à son bord extérieur tandis que son coté concave est formé par la trajectoire du bout de l'autre pale.
La face convexe de la pale d'admission est arrondie pour dégager le bord de l'orifice de distri- bution L'orifice d'admission est plus grand que la trajectoire de la pale de distribution et la face de la pale d'échappement peut être taillée pour d'autres considérations c'est-à-dire similaire à la pale d'admission pour raison d'économie, taillée pour donner une entrée facile d'air durant le temps mort ou une distribution plus 'convenable des masses pour équili- brer le rotor. Ce modèle donne satisfaction pour les basses pressions mais pour de hautes pressions il est préférable de réduire le jeu.
Des bords bien arrondis à l'orifice d'entrée comme montré en 9 et 10 à la figure 6 accroissent le coefficient d'entrée de l'orifice d'admission et c'est pour- quoi l'orifice lui-même peut'être plus petit qu'un autre à cotés droits et tranchants . Pour suivre le bord arrondi 9 une pale à base plus large est nécessaire puisque les angles Ó sous tendus au centre des pales seraient les mêmes. Si dans un modèle particulier on trouve que la crête de la pale est à une distance appréciable de la valve tubulaire de décharge, alors une réduction supplémentaire dans l'espace de compression est possible par l'aug- mentation du diamètre extérieur de la pale comme montré à la figure 6 de 11 à 12.
Ceci nécessite un alésage plus grand du carter du coté d'entrée et le déplacement du bout de la pale en arrière en 13 pour dégager la pale
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d'admission. Le coin de charge 14 de cette pale a une courbure propre à dégager la valve tubulaire. Par ces moyens le volume d'espacement peut être réduit à moins de un deux centième du volume balayé tandis que se main- tient encore suffisante la section d'entrée. Un avantage supplémentaire est que la pale plus grande de rotor d'admission aide à équilibrer le grand orifice d'admission.
Quand plus d'une pale par rotor est utilisée, l'air dans le volume d'espacement est délivré dans le volume annulaire avant que la compression ne commence dans cet espace
La fuite de l'air de l'espace au delà des bords des pales vers l'admission réduit le rendement du cycle mais ces pertes sont grande- ment réduites si un autre trajet de fuite vers l'atmosphère est prévu. Cette condition est obtenue en entaillant une fente 15 entourant chaque pale et communiquant avec les orifices dans les parois d'extrémité du carter.
Ces orifices peuvent aussi être arrangés pour entraîner l'air qui s'échappe- rait autrement par les extrémités des rotors, et sont montrés en figure 7.
Une forme de passage préférée comprend un trou 16 sous la surface de la pale, raccordé avec la surface par une fente étroite 15. Cette fente est suffisante pour laisser passer l'air de fuite mais pas assez grande pour permettre un échappement appréciable d'air durant la durée du contact entre les pales. Le trou au fond de la fente est de section suffisante pour lais- ser passer l'air de fuite sans pression arrière excessive.
Puisque c'est la température de l'air de fuite qui abaisse le rendement du cycle, une variante est de pomper de l'air comprimé froid, ou un fluide, à travers les fentes, fermant ainsi l'ouverture à l'air de pres- sion plus basse dans l'opération de compression. Un cycle de refroidisse- ment peut aussi être obtenu avec cette méthode. Quand on a plus d'une pale sur le rotor, la fuite passe au volume annulaire et n'est pas perdue.
Il y a plusieurs méthodes qui peuvent être utilisées pour sou- tenir et installer les rotors et trois de celles-ci seront mentionnées brièvement. La première et la forme la forme la plus simple (comme montré en figure 8) est de mettre les rotors en porte-à-faux, cette méthode donne une très simple construction avec absence de conduits mais nécessite l'uti- lisation de courts rotors et un large espace entre les paliers. Un support de rotor perfectionné peut être obtenu en prolongeant l'arbre à travers le passage d'air à un palier extérieur, comme montré en figure 9, dans un tel cas des conduits d'extrémité sont nécessaires.
Pour obtenir un refou- lement d'air continu, une paire de rotors peut être mise dos à dos, comme montré en figure 10, et les pales placées à 1800. Avec cet arrangement un refoulement d'air continu peut être obtenu à des pressions de l'ordre de 25 livres anglaises par pouce carré; ceci est accompagné d'une force de traction à transmission douce et de charges de paliers plus petites. Des trous joignant les passages de décharge équilibrent le débit à travers les oonduits d'extrémité réduisant ainsi les pertes de charge.
Comme variante supplémentaire une paire de rotors peut être accouplée comme montré en figure 11.
Dans les cas montrés aux figures 9 et 10 les conduits peuvent être en substance du type diffuseur à volute ramassant ou libérant l'air avec la même direction de rotation que les rotors. Des ailettes empêchant les remous et régularisant les filets d'air peuvent être placées dans la bouche des alésages d'admission et de refoulement pour améliorer l'écoulement de l'air.
La valve tubulaire de refoulement est supportée par le carter principal et un petit espace vide est maintenu entre la valve et l'alésage du rotor. Il peut prendre la forme d'un arc lisse d'un tube ou avoir des dentelures 17 aménagées sur son bord extérieur pour empêcher la fuite de l'air comme montré à la figure 12.
La longueur de l'arc de la valve de refoulement peut être contra- lée si. une partie est faite en forme d'une grille 18 derrière laquelle une seconde valve du type tubulaire 19 peut tourner, comme montré à la figure 13
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La position de cette valve intérieure déterminerait alors le point auquel l' orifice de refoulement est ouvert et peut être contrôlée manuellement ou automatiquement pour assurer que le compresseur travaille au plus grand ren- dement pour la pression d'évacuation existant à tout instant. Une référence supplémentaire à une telle construction sera faite plus tard.
La figure 14 montre ce qui a lieu quand deux pales sont adaptées par rotors dans l'espace X a lieu l'admission d'air comprimé, en Y une charge fraîche est admise également et dans les espaces Z la charge fraîche précé- dente est prise et entraînée entre les pales Dans ces conditions l'air à pression plus élevée fuyant au bord des pales verra sa pression augmentée avant que son cycle de compression ne commence. De façon similaire le trans- fert de chaleur des surfaces de métal élèvera la pression et, en absorbant cette chaleur la charge rafraîchit ces surfaces réduisant ainsi leur distor- sion Par 1?utilisation de cet arrangement le -volume total des zones d'en- trée est équivalent à quatre des espaces Z par tour et plus grand que ce qu' on peut obtenir avec le type à simple pale.
La perte la plus importante dans les compresseurs qui comportent un jeu entre toutes les parties fonctionnant, est due aux fuites, savoir aux fuites le long des pales et entre les tambours A cause du mouvement de roulement, le jeu entre le, tambours peut être très petit mais un jeu raison- nable doit être maintenu entre les pales et le carter. Le grand avantage du modèle à deux pales est que cette fuite est faite pour accomplir un premier stade de compression;, Durant la plus grande partie de pression du cycle, la fuite le long des pales pénètre dans le volume annulaire du prochain cycle, élevant ainsi sa pression.
Le rattrapage de cette fuite d'air est doublement avantageux en ce qu'il empêche le mélange avec l'air d'admission Si le mélange pouvait se faire, la température de l'air d'admission s'élèverait, ainsi que le tra- vail de compression et la température de refoulement.
Avec le type à simple pale il est suggéré que cette fuite d'air puisse s'échapper et se décharger dans l'atmosphère par le modèle d'une pale spéciale et il y a intérêt à comparer ces trois cas Un simple calcul a été fait de la perte résultant de dix pour cent de fuite le long de la pale, à une pression de refoulement de 1 kg 50 par centimètre carré par rapport à un autre compresseur à cent pour cent de rendement; les résultats ont été:
EMI10.1
<tb> Rendement <SEP> Rendement <SEP> équivalent
<tb>
<tb> volumétrique <SEP> adiabatique.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Fuite <SEP> au <SEP> delà <SEP> de <SEP> la <SEP> zone
<tb>
<tb> d'entrée <SEP> 87% <SEP> 81%
<tb>
<tb>
<tb> Fuite <SEP> s'échappant <SEP> dans <SEP> l'at-
<tb>
<tb> mosphère <SEP> 90 <SEP> % <SEP> 90%
<tb>
<tb>
<tb> Fuite <SEP> vers <SEP> le <SEP> volume <SEP> annulaire <SEP> 98 <SEP> % <SEP> 98 <SEP> %
<tb>
Même si seulement la moitié de 19amélioration théorique du ren- dement est obtenue, en pratique ce système montrerait un gain considérable
Une seconde particularité du déplacement annulaire est que la charge fraîche est mise en contact avec les parois de métal chauffées durant les périodes de compression et de refoulement précédentes . Ceci a pour ef- fet de réduire la distorsion thermique qui est souvent un sérieux problème dans les compresseurs à déplacement positif.
L'effet de cet échange de chaleur sur le rendement du cycle est négligeable. Le gain de pression par préchauffage de la charge à volume constant et 1,'avantage de refroidir l'opération de compression sont neutra- lisés par le travail accru nécessaire pour comprimer la charge à partir de la température de départ plus haute
Le déplacement volumétrique du modèle à deux pales est égal à
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quatre des volumes annulaires par tour moins l'espace de compression entre pales et est plus grand que la partie complète annulaire du type à simple pale d'environ dix pour cent.
Pour prendre plein avantage de cet accroissement il est avan- tageux de tailler des orifices à travers le coin du carter pour former un by-pass pour les pales dans la position montrée en figure 190
Ceci permet au volume de droite de se remplir d'air puisque le bout de la pale du rotor d'admission s'éloigne de cet espace.
Des orifices de by-pass semblables peuvent être taillés au coin supérieur du carter pour équilibrer la petite différence de pression se présentant au commencement de la compression directe. La vapeur de ces ori- fices diminue quand la pression de refoulement est croissante puisque la val- ve de refoulement n'est pas encore ouverte et ne le sera que bien après la réunion des deux zones et la légère irrégularité au commencement de la compres- sion a un effet négligeable sur le rendement total. Le dispositif de by-pass des deux coins aigus améliore l'écoulement d'air dans le carter et par là réduit les pertes d'admission et de décharge.
Une valve est nécessaire dans le rotor d'admission pour fermer la zone de compression durant le début de la compression et s'étend sur un arc d'environ 1800 d'arc pour fermer le volume annulaire et ainsi permettre la compression des fuites puisque l'opération d'admission prend seulement la moitié d'un tour, cette valve n'occasionne pas d'appréciable réduction dans la section moyenne de l'orifice disponible pendant cette admissiono
L'arc couvert par la valve de refoulement est beaucoup plus long que pour le type à simple pale et puisque le taux d'ouverture et de fermeture d'orifice est le même ceci a pour effet de diminuer le produit de la durée et de la section de l'orifice de refoulement.
La réduction n'est pas grande pour les réglages à basse pression mais elle peut limiter la pression maxima que l'on peut obtenir à une valeur moindre que celle du type à simple pale.
Deux pales et orifices diamétralement opposés forment un système équilibré intrinsèquement. Ceci est avantageux puisque cela donne une distor- sion et une tension symétrique. Le fait que les trous de compensation ne sont pas nécessaires permet une plus grande liberté dans le modèle et les pa- les, les orifices et l'alésage du rotor peuvent être prévus plus grands.
Les deux cycles par tour réduisent grandement les variations dans le couple de commande avec comme conséquence qu'aucun effet de volant du rotor n'est nécessaire et que des alliages légers peuvent être utilisés. Le refoulement d'air aux basses pressions est presque continu et cet air est refoulé à vi- tesse constante pour la majeure partie du cycle. Trois rotors à deux pales sur une ligne donnent quatre cycles par tour comparé à seulement deux pour le type à deux rotors mais offrent l'inconvénient de commencer la compres- sion tard dans la rotation des rotors à cause de l'enveloppement incomplet du rotor central. En ce cas, la compression ne commence pas quand chaque bout de pale plonge dans une poche de charge fraîche mais quand le bout de pale passe le point d'intersection des deux alésages dans le carter.
Outre que le déplacement augmenté, ce type a l'avantage que le rotor central est équilibré au point de vue des charges de pression sur les paliers. L'alésage de ce rotor est utilisé comme une ouverture de refoulement commune ou comme une ouverture d'admission commune selon le sens de rotation. En ce dernier cas il est avantageux d'omettre la valve d'admission et d'augmenter l'alésage par rapport à celui du rotor de refoulement pour réduire les pertes dues au passage d'un plus grand volume d'air.
L'arc de rotation nécessaire pour un cycle de compression et de refoulement devient moindre quand le nombre de pales est augmenté et si l'on fixe trois pales par rotor la machine à trois rotors peut être agencée pour donner un cycle presque similaire à celui de la machine à rotor deux pales (2 x 2) outre la réduction des périodes de compression des fuites. Une telle machine est hautement capable de soutenir la concurrence avec la 2 x 2, un plus grand déplacement par tour compensant la vitesse réduite qui est nécessaire
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pour maintenir la même vitesse des gaz dans la plus faible section moyenne d'orifice.
L'un ou l'autre des rotors intérieurs ou extérieurs peut conte- nir le passage de refoulement selon le sens de rotation, comme représenté aux figures 15 et 16. Une particularité avantageuse du dispositif de la figure 16 est que le passage unique de refoulement est capable de passer les périodes de refoulement alternatives avec une interférence très petite
On peut utiliser plus de trois pales. par rotor mais il faut accompagner cette disposition d'une section d'orifice moyenne réduite.
Les différents rotors peuvent être agencés avec différents nombres de pales pourvu que les engrenages de commande aient des nombres de dents en propor- tion du nombre de pales du rotor associée
La limitation de l'addition d'un autre rotor à un compresseur de cette sorte est que l'interférence des alésages de carter ne doit pas réduire de fagon appréciable l'arc du carter existant et nécessaire à main- tenir la fermeture de l'espace dans lequel la compression et le refoulement ont lieu. Cet arc devient progressivement plus peit, quand le nombre de pales par rotor est augmenté; on a montré que cette interférence a lieu quand deux pales sont utilisées et un troisième rotor ajouté. Trois pales donnent des zones qui évitent précisément l'interférence si trois rotors sont mis en alignement.
La longueur de l'arc central du carter est augmen- tée si le rotor central est d'un diamètre plus grand que le rotor extérieur et une autre combinaison de pales, convenable pour machines à trois rotors, est celle ou on a deux pales sur chaque rotor extrême et trois sur le rotor central. Ceci permet des sections d'ouverture aussi grandes que dans la machine normale 2 x 20
La figure 17 représente une telle construction ayant trois rotors celui du centre ayant trois pales tandis que les rotors extrêmes ont chacun deux pales. L'orifice d'admission est prévu dans le rotor central tandis que le refoulement se fait par les ouvertures dans les rotors extrêmes. Un en- grenage convenable est prévu pour donner des vitesses de rotation appropriées au rotor intérieur et aux rotors extrêmes.
Tant que l'arc de fermeture minimum auquel on s'est référé est maintenu il n'y a pas de raison pour que le troisième rotor ou les rotors suivants ne soient sur la même ligne central que les deux premiers . Le résultat de ceci est que, si au moins trois pales sont utilisées par rotor, des rotors peuvent être ajoutés jusqu'à ce qu'un anneau complet soit formé; une telle machine fonctionne pourvu qu'un nombre pair de rotors soit utilisé pour maintenir le sens de rotation correct. D'autres arrangements géométri- ques peuvent être faits avec des assortiments de roues d'engrenage.
Les sections d'ouvertures réduites données quand plus de deux pales par rotor sont prévues les rendent de plus en plus avantageuses pour ouvrir et fermer les ouvertures plus rapidement. La vitesse naturelle et cette occurence est la vitesse circonférentielle du rotor mais puisque c'est une vitesse relative des ouvertures par rapport à la valve qui détermine le taux d'ouverture ceci peut être augmenté en faisant tourner la valve tubulai- re en direction opposée à la rotation des rotors; par exemple un dispositif connu pour convertir le mouvement de rotation continu des rotors en un mou- vement oscillatoire pourrait être utilisé pour faire osciller la valve tubu- laire ; par exemple la figure 18 montre une manivelle 20 commandée par le ro- tor via les engrenages 21 et 22 et l'arbre 23.
L'amplitude de l'oscillation de la manivelle 20 est montrée comme étant réglable par le mécanisme repré- senté schématiquement en 24 tandis que le rapport de phase de la valve 25 et du rotor 26 est réglable au moyen d'un mécanisme représenté schématique- ment pour modifier le rapport de phase angulaire des roues d'engrenage.
Ce mécanisme de manivelle peut être prévu pour tourner une seule fois durant l'ouverture de la valve de sorte que la valve tourne vers l'ouverture prochai- ne au point d'ouverture de l'orifice; elle oscille alors en arrière pendant la durée d'ouverture de l'orifice et de nouveau s'approche de l'orifice au point de fermeture. Avec un tel arrangement les variations de phase et du
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rayon de la manivelle peuvent être utilisées pour contrôler la valeur de la compression donnée avant que le refoulement commence.
Par un réglage des valves cette machine peut devenir un com- presseur, une machine à détendre ou simplement à déplacer, et ainsi elle peut être utilisée pour n'importe quel but demandant n'importe laquelle de ces opé- rations . Quelques unes de ses utilisations sont : compresseurs pour moteurs à combustion interne, pressuriseurs pour des cabines d'avions, compresseurs pour turbines à gaz ou pour des systèmes générateurs de gaz, pompes de dé- placement pour liquides, compresseurs à usage industriel, épuiseurs pour dispositif à aspiration ou comme moteurs fournissant de la puissance à partir du déplacement ou de l'expansion de gaz ou vapeurs.
Les avantages de la machine proposée pour chacun des buts com- prenant la compression, l'expansion ou le déplacement d'un fluide sont son mouvement de rotation pure, son haut rendement et sa petite taille.
D'autres avantages en résultent pour les usages particuliers cités et ceux- ci seront maintenant établis avec tous les détails. Les principes de fonc- tionnement de la machine sont les mêmes pour tous ces buts et la différence réside seulement dans la position des valves. La figure 19 montre une coupe de la machine à travers les rotors avec les valves tubulaires réglables 27,
28 à l'intérieur de chaque rotor. La rotation, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, du segment de valve dans le rotor d'admission 29 réduit la longueur de la période d'admission et contrôle ainsi la quantité de fluide passant dans la machine.
La rotation du segment de valve réglable à l'intérieur du rotor de refoulement 30, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre,accroît le degré de compression interne appliqué avant que le refoulement ne commence La pression de refoulement est déterminée par la capacités relatives du compresseur et de la machine alimentée et pour une opération efficace la compression interne doit être approximativement égale à celle de la pression de refoulement. Pour obtenir ceci le segment rotatif de la valve de refoulement est couplé à un dispositif sensible à la pression 31 commandé par la différence entre la pression de refoulement et la pression de compression.
Les moteurs à combustion interne demandent une surcompression seulement à pleine charge et parce que les compresseurs actuels donnent cette surcompression à toutes charges il y a un gaspillage inutile de puissance à faible charge Ce défaut peut être surmonté avec le présent modèle en reliant la valve 27 dans le rotor d'admission 29 au clapet d'étranglement sur l'admis- sion du moteur comme montré par la flèche 32 de façon que la quantité d'air refoulé par cycle est réduite quand ce clapet est fermêo Sur des moteurs à essence la quantité de carburant fournie est proportionnelle à la quantité d'air admise et dans ce cas on a un grand champ de contrôle de puissance et, sur la plus grande partie de travail, ce contrôle prend la place de la soupa- pe d'admission normale.
Un tel arrangement est spécialement avantageux en ce qu'il élimine la perte à l'étranglement et accroît donc le rendement du cycle aux charges légères.
Dans un cas particulier, on peut s'arranger, en rendant le volume d'admission du ventilateur plus petit que le volume de balayage du moteur à pleine charge, pour que la pression d'admission soit encore plus basse que la pression atmosphérique Dans ce cas le taux de compression du moteur peut être élevé et le rendement du cycle accru sans accroître la pression maximum La chaleur des gaz d'échappement ou n'importe quelle autre méthode connue peut'être utilisée pour rendre le mélange d'air assez chaud pour que la tem- pérature de combustion soit atteinte dans le cylindre après compression.
Comme le moteur Diesel à deux temps réclame aussi bien une forte surcompression qu'un-grand excès d'air de balayage pour lui permettre d'opérer à charge élevée, la puissance du compresseur est élevée. A faible charge il prend une large part de la puissance totale et à cause de ceci la consomma- tion en carburant est élevée. En utilisant un compresseur du modèle proposé la valve de contrôle d'admission peut être couplée au clapet d'admission du moteur de telle façon qu'une quantité d'air grandement réduite soit délivrée au moteur,à faible charge; le compresseur demande alors moins de puissance
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et la consommation de carburant du moteur est améliorée.
Pour un rendement maximum ces compresseurs ont la valve de contra- le à l'orifice de refoulement, commandée par un dispositif sensible aux pres- sions dans le refoulement du compresseur, mais ceci peut être supprimé quand la variation désirée pour la quantité d'air est faible. Ceci parce que la réduction en air aspiré occasionne une pression plus basse au commencement de la compression et ainsi une pression de refoulement-plus basse, ce qui est normalement exigé pour un écoulement d'air réduit dans le système.
En variante, le compresseur peut être utilisé de la même façon que des compresseurs à déplacement positif normaux en laissant fixes la valve d'admission ou les deux valves..
En plus de l'avantage de fournir de l'air exempt d'huile, le com- presseur proposé satisfait à d'autres besoins. Pour maintenir la pression dans une cabine d'avion au voisinage de la pression atmosphérique on a besoin d'une compression augmentant d'une façon continue en même temps que l'altitude de l'avion augmenter en même temps le.-poids d'air fourni aux passagers doit rester constant. Ces conditions sont obtenues dans le modèle proposé en fai- sant tourner la valve d'ouverture d'admission contrôlable dans le sens des aiguilles d'une montre quand l'altitude augmente de telle façon qu'une masse constante d'air soit amenée par cycle. Ceci peut être obtenu en reliant la valve par une timonnerie à un dispositif (figure 19a) commandé par la pres- sion de l'atmosphère ambiante.
Un travail utile peut être fait en déchargeant l'air usé de la cabine vers l'atmosphère et si on le désire, la machine proposée peut être commandée comme une machine d'expansion, utilisée comme moteur à air.
Ceci peut être un ensemble séparé ou intégré avec le pressuriseur.
Le compresseur proposé est spécialement adapté à l'usage avec des turbines à gaz et des générateurs à gaz puisqu'il est capable de fonctionner à un taux de pression élevé en raison de sa compression interne et à cause de sa liberté de marcher sans à coups.
La commande de la valve de contrôle dans l'orifice d'admission par un levier relié au système de commande de l'alimentation en carburant permet de rapides changements de charge sur l'ensemble sans surchauffer les pales de turbines.
En réduisant la longueur de la valve de refoulement de façon à ce qu'elle soit ouverte pour le temps de la période d'aspiration et d'admis- sion la machine peut être décrite comme une machine à déplacer, En cette condition elle est capable de fonctionner comme une pompe pour fluides in- compressibles et a l'avantage sur les pompes normales, d'un rendement volu- métrique amélioré. Cette amélioration est donnée par l'effet de charge centrifuge de l'orifice d'admission rotatif qui réduit grandement les pertes dues à la cavitation, souvent expérimentées avec la pompe à engrenage de type normal
La valve de contrôle d'admission jointe à celle de refoulement peuvent être utilisées si un débit variable à vitesse constante est demandé.
La haute vitesse de fonctionnement, la petite dimension et le bas prix du type de compresseur proposé, le rendent intéressant comme compresseur industriel normal, pour l'usage, avec outils pneumatiques oa pour toute opé- ration où il faut de l'air, du gaz ou de la vapeur sous pression.
Par ailleurs, si une vitesse constante est essentielle, la quan- tité d'air refoulé peut varier par le réglage de valves de contrôle mobiles.
Le taux élevé de compression interne qui peut être obtenu rend ce type de compresseur convenable pour l'utiliser comme exhausteur. En ce cas la machine prend du gaz à une très basse pression, le comprime jusqu'à. la pression atmosphérique et le refoule enfin à la pression atmosphérique.
Pour des systèmes normaux, le rendement du système durant la création du vide est de petite importance; ainsi un réglage fixe des valves
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peut être utilisé. Les valves contrôlables peuvent être utilisées si d'autres conditions sont exigées telles que le contrôle de l'écoulement de masses ou la marche efficace avec différents degrés de vide. Un perfectionnement dans l'usage de ce type de pompe est d'utiliser le réglage contrôlable de l'ori- fice d'admission, le réglage de l'orifice de refoulement ou une valve de pur- ge de façon que des pressions excessives ne se créent pas dans la machine durant la production du vide quand les pressions d'admission seraient près de la pression atmosphérique.
La plupart des compresseurs peuvent être utilisés comme moteurs si on dispose de gaz ou de vapeur sous pression mais seuls les types donnant de l'expansion interne sont capables de donner de hauts rendements. Dans la machine proposée, l'expansion interne est obtenue en fermant la valve d'ad- mission plus tôt et en permettant au fluide employé de se détendre jusqu'à la fin de la durée normale d'admission. Aucune compression interne n'est exigée, aussi la valve de refoulement est elle arrangée pour Etre ouverte pour la durée entière pendant laquelle les pales s'approchent l'une de l'autre; alors ceci forme la course d'échappement.
Si une valve d'admission contrôlable était installée, une admis- sion variable pourrait être utilisée comme sur les moteurs à vapeur et, s'il est utilisé dans ce but, le moteur devient une machine intermédiaire entre le moteur à vapeur et la turbine
La figure 20 montre une réalisation de la pompe ayant deux rotprs chacun avec deux pales où un trou 33 est prévu dans le carter à travers le- quel l'air est aspiré de l'atmosphère.
Dans cette réalisation l'ouverture d'admission dans le rotor est supprimée et une simple ouverture est prévue dans le carter
Ce rotor est montré plein mais est pourvu d'évidements 34, 34 qui permettent le passage des pales du rotor de refoulement. Cette disposition rend possible l'utilisation d'une section d'ouverture extrêmement grande, la réduction qui en résulte en perte d'aspiration l'emportant sur la perte de l'effet de charge centrifuge et la perte accrue pendant la période de rappro- chement des pales
Dans la variante de la figure 21 l'ouverture d'admission 33 est dans le carter tandis que les deux rotors comprennent des ouvertures de re- foulement 35, 35 et quoique le volume de compression soit augmenté, abaissant ainsi le rendement,
le débit est accrue en raison de la plus grande vitesse du rotor pour une vitesse de gaz donnée à travers les ouvertures Les ou- vertures dans l'un des rotors b sont disposées comme décrit précédemment en avant de chaque pale tandis que les ouvertures dans l'autre rotor a sont tail- lées à travers chaque pale sur le cylindre précédant immédiatement chaque pa- le, l'ouverture de refoulement dans le rotor a étant munie d'une valve de contrôle 8a pour déterminer le point d'ouverture comme avec le rotor normal de refoulement 12 0 Le rotor a est pourvu d'évidements 36, 36 pour recevoir les pales du rotor b.
Le but de l'invention n'est pas limité aux différentes réalisations décrites ci-avant avec référence aux figures ci-jointes mais des modifications différentes peuvent être effectuées sans sortir du cadre de l'invention.
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