<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention se rapporte à des compresseurs à piston rotatif qui servent au refoulement, à l'aspiration ou à la compression de de gaz ou de liquides et qui sont caractérisés par un piston rotatif cylin- drique de section transversale ayant la forme d'un polygone de préférence sans arêtes, de surface arrondie, constituée par deux arcs, mais de préfé- rence par trois arcs de cercle, les saillies correspondant aux sommets du polygone ayant le rôle d'ailettes de refoulement.
Ce piston est monté dans un carter étanche présentant des ouvertures d'admission et d'échappement, sur un arbre ou un axe qui, différant en cela d'autres constructions utili- sées souvent. cofncide, comme il est connu en soi, avec l'axe d'inertie du piston, de sorte que la rotation de l'arbre n'est accompagnée d'aucune pro- duction de force d'inertie, ce qui rend possible une marche sans vibrations, des vitesses de rotation élevées et de fortes puissances.
Pour la sépara- tion des ouvertures d'admission et d'échappement, il faut, dans des pompes de ce typeun tiroir d'appui monté de manière mobile dans le carter, qui glisse le long de la surface du piston rotatif, qui en vue d'une symétrie exempte de forces centrifuges doit présenter au moins deux ailettes de refoulement ou saillies sur piston disposées diamétralement par rapport à l'axe ce tiroir exécutant alors des mouvements oscillants correspondant à la distance variable entre la surface du piston et l'axe de rotation.
L'absence de forces dues à l'inertie présente des avantages considérables Toutefois les formes d'exécution connues de tels compresseurs à piston rotatif en polygone présentent, à côté de ces avantagea, une série de défauts importantso C'est ainsi en effet que l'ouve rture d'admission n'est séparée de l'ouverture d'échappement, pour chaque position du piston, et dans la direction périphérique caractérisée par la position du tiroir,, que par une seule surface constituée par le tiroir, tandis que dans l'autre direction cette séparation est uniquement assurée par une seule saillie de piston glissant le long du carter.
Les surfaces d'appui du tiroir sur le piston exigent en outre des profils de forme convexe et concave, lorsque le joint doit être bien étanche et lorsque des taux de cpm- pression élevés doivent être réalisés, profils qui sont difficiles à réaliser avec la précision nécessaire et qui rendent la fabrication plus coûteuseo Malgré cela on ne peut éviter de faibles fuites le long des surfaces d'appui du tiroir;
en effet le tiroir ne s'adapte que momentanément par deux ou plusieurs arêtes ou par une surface plus grande au piston en rotation, et même dans ce cas le fluide à transporter peut être aisément aspiré dans le creux du tiroir et peut être refoulé vers le côté d'admission, lors de la rotation du piston, par suite du refoulement produit par la saillie du piston, faisant fonction d'organe de refoulemento Il est vrai que lorsque des tiroirs supplémentaires sont insérés dans la saillie de piston, ceux-ci sont appliqués par la force centrifuge ou par des ressorts contre la surface du tiroir ou contre le carter, et donnent une meilleure étanchéité. Cela produit toutefois des pertes sensibles par frottement. une plus grande usure de la surface du tiroir et ainsi une diminution de rendement.
Dans d'autres formes de réalisation de compresseurs avec piston ayant le profil en question,. deux tiroirs d'appui diamétralement opposés sont reliés entre eux par des systèmes compliqués de leviers. Les passages d'arbres nécessaires à cet effet impliquent toutefois des mesures d'étanchéité supplémentaires,, et en service il en résulte des vibrations de masse assez sensibles. qui ne garantissent nullement un fonctionnement régulier.
Dans les types de construction dans lesquels les tiroirs d'appui sont appliqués contre le piston en s'appuyant sur le carter, il faut des ressorts, qui commandent toute la course des tiroirs et qui doivent donc être relativement puissantso Cela implique également des efforts de freinage sensibles. qui rendent difficiles tout au moins la mise en marche et qui augmentent les pertes par frottemento
La présente invention a pour objet, en vue de perfectionner
<Desc/Clms Page number 2>
ces pompes, d'utiliser dans la mesure du possible les avantages de la rotation sans inertie et sans vibrations de pistons de forme polygonale montés sur l'axe d'inertie. de diminuer les défauts d'étanchéité, les pertes par frottement,.
le mouvement de rotation des tiroirs, l'usure des organes de la pompe, provoquée par les forces centrifuge et de ressort, en vue de réaliser une augmentation sensible du rendement et de la durée.
Ce problème est résolu de manière surprenante par un mode de construction perfectionné de compresseurs avec pistons rotatif s de section transversale polygonale, dans lequel, suivant l'invention, les deux ouvertures servant à l'admission et à l'échappement du fluide à transporter, ouvertures pratiquées dans le carter de pompe. sont, pour chaque position du piston.,, séparées l'une de l'autre au moins dans la zone de la plus petite distance angulaire entre les ouvertures, par au moins deux surfaces de séparation passant du carter au piston, la distance angulaire entre les deux surfaces de séparation de la zone précitée et la distance angulaire la plus réduite par rapport à l'axe du piston étant inférieure à la distance angulaire déterminée par deux sommets de polygone voisins du piston rotatif.
La distance angulaire la plus favorable correspond à la moitié de l'angle de polygone Ó .
L'idée de l'invention peut être mise en pratique de différentes manières avantageuseso Il est préférable de prévoir deux tiroirs d'appui séparés sur le plus court chemin entre les deux ouvertures dans le carter, tiroirs dont le mouvement provoqué par la course du piston est amorti séparément par des ressorts. Les deux tiroirs de séparation peuvent également être obtenus par subdivision d'un tiroir rotatif de forme cylindrique, qui est monté de manière mobile dans un évidement de forme cylindrique du car- ter.. le mouvement réciproque des organes du tiroir étant compensé par un système d'amortissement à ressorts intermédiaire. Les éléments séparés du tiroir exécutent alors une oscillation en substance dans le même sens le long d'un cercle ou d'une enveloppe cylindrique.
L'invention peut être appliquée en vue du perfectionnement de divers compresseurs avec pistons polygonaux sans inertie à section transversale en ellipse ou de forme ellipsoïdale, mais de préférence en forme de polygone régulier à côtés constitués par des arcs de cercle à nombre impair de sommetso En particulier dans le cas où les organes séparés du tiroir d'étanchéité exécutent des mouvements réciproques ou bien sont amortis l'un vis-à-vis de l'autre,il est conseillé d'employer une forme de piston de même épaisseur pour chaque position de diamètre.
Un tel profil est par exem- ple obtenu lorsque la distance radiale entre la surface du piston et le milieu entre la distance axiale radiale la plus grande et la plus petite est conforme à une loi sinusoïdale. dans ce sens que la période entière est déterminée par la distance angulaire d'un côté de polygone Ó. et que par ailleurs le polygone a un nombre impair de côtés. Lorsque dans ce cas les arêtes d'appui des tiroirs d'étanchéité ont une distance angulaire correspondant à la moitie de l'angle polygonal Ó les deux organes du tiroir se déplaceront presque dans le même sens et exécuteront un mouvement de vaet-vient conformément à une fonction harmonique du temps, lorsque le piston exécute un mouvement de rotation uniforme, et pour cette raison ces organes pourraient être fabriqués en une pièce.
Toutefois comme l'élimination de toutes les irrégularités, surtout sur un tiroir de séparation bombé, n'est pas entièrement possible, il est utile, dans l'intérêt de l'étanchéité double réclamée par l'invention pour chaque position de phase, entre l'ouverture d'admission et l'ouverture d'échappement, de séparer les deux tiroirs et d'amortir leurs mouvements par des ressorts, qui peuvent reprendre toutes les différences de mouvement qui se présentent même avec des pistons d'épaisseur uniforme, mais dont la pression garantit une étanchéité complète entre les pistons et les arêtes des tiroirs.
Pour réaliser une étanchéité double même pour l'autre trajec-
<Desc/Clms Page number 3>
toire plus longue entre l'ouverture d'admission et l'ouverture d'échappe- ment,, on choisit un piston à section en forme de polygone d'au moins trois cotés. la distance angulaire entre les deux arêtes extrêmes des ouvertures d'admission et d'échappement étant choisie de manière telle qu'elle est plus petite que l'angle de polygone Ó . . Il existe alors sur chaque trajectoi- re entre l'ouverture d'admission et l'ouverture d'échappement deux joints d'étanchéité créés par les organes des tiroirs ou par les ailettes de re- f roidissement du piston, entre le piston et la paroi intérieure du carter.
Les avantages. avant tout de l'étanchéité double obtenue sui- vant l'invention dans le système de chute de pressions sont encore utilisés d'une meilleure maniérée lorsque. suivant une autre caractéristique de l'in- vention. l'espace creux borné par les deux organes de tiroir.. entre la pa- roi du carter et le piston, est relié par l'intermédiaire d'au moins un ca- nal de compensation pratiqué dans le couvercle avant du carter. ou bien par une rainure de compensation analogue. à un point à l'intérieur du carter de forme cylindrique. point qui pour chaque position du piston est séparé par au moins une zone d'étanchéité de l'admission comme aussi de l'échappement.
ce qui nécessite toutefois un piston en forme de polygone d'au moins trois cotés, de sorte que cette forme est particulièrement avantageuseo
Les canaux de compensation peuvent se trouver dans l'axe de symétrie entre l'ouverture d'admission et l'ouverture d'échappemento
Grâce à cette mesure qui assure déjà une étanchéité sensiblement meilleure même lorsque l'on emploie des tiroirs rotatifs doubles non subdivisés et des profils de piston d'épaisseur uniforme, on obtient qu'entre l'ouverture d'admission et l'ouverture d'échappement, pour chaque position du piston, aussi bien du côté tiroir que du côté piston, il se forme une préchambre, dont le fluide ou les gaz à transpo rter qui auraient pu y pénétrer à partir de l'échappement sont refoulés immédiatement vers ce dernier. et ne parviennent pas jusqu'à l'ouverture d'admission;
en effet la différence de pression entre cet espace creux formant un étage préalable et l'ouverture d'aspiration est relativement faible et la forme d'exécution suivant l'invention augmente l'étanchéité et réduit le courant de reflux du fluide à transportera La nouvelle construction de compresseur fonctionne comme une disposition à deux étages et rend possible, tout en exigeant une précision moindre et par conséquent tout en impliquant un prix de revient moindre, des puissances d'aspiration plus élevées avec des vides terminaux plus grands du côté aspiration et des pressions terminales plus grandes du côté refoulemento
L'invention est illustrée avec référence aux figures suivantes de possibilités d'exécution.
La figure 1 représente une section transversale de piston rotatif avec tiroir tournant subdivisé, suivant l'inventiono
Dans la forme de réalisation suivant la figure 2 le piston rotatif est construit en matériaux légers, le tiroir tournant est en trois parties et on a prévu des canaux de compensation suivant l'inventiono
La figure 3 représente cette forme d'exécution en vue en coupe latérale..
La figure 4 représente un compresseur à piston rotatif avec deux tiroirs d'étanchéité séparés et rectiligneso
Dans la forme de réalisation suivant la figure 1 le piston rotatif 2 tourne dans un évidement cylindrique du carter 1. et le piston a une section transversale en forme de triangle à côtés constitués par des arcso A chaque tour. ce piston refoule trois volumes 3 en forme de faucille de l'ouverture d'admission 4 vers l'ouverture d'échappement 5. et ces volumes sont séparés l'un de l'autre par les saillies de piston 2a et les deux éléments de tiroir tournant 7a et 7b.
Ces deux éléments exécutent lors de la rotation du piston un mouvement de va-et-vient sensiblement en même direction, et le ressort interposé 6 amortit les faibles différences
<Desc/Clms Page number 4>
de mouvement et applique en outre les deux parties de tiroir solidement contre la surface du piston. Le tiroir tournant est également logé dans un évidement de forme cylindrique du carter 1. Cette distance angulaire des arêtes des deux éléments du tiroir par rapport à l'axe de rotation du piston correspond dans la forme de réalisation représentée à la valeur la plus favorable, donc à la moitié de l'angle central Ó d'un côté du polygone.
L'allongement du ressort 6. donc le mouvement réciproque restant des deux organes du tiroir, est alors un minimum. comme on peut le constater en exeminant la position opposée du piston indiquée en pointillé, et il disparaît presque complètement lorsque chaque diamètre passant par l'axe du piston a la même valeur pour chaque position angulaire. De tels profils de piston ou d'arbre à épaisseur uniforme peuvent être fabriqués avec une précision relativement grande à l'aide de machines à rectifier à polygone connueso Il faut évidemment par hypothèse des pistons dont la section transversale a la forme d'un polygone à nombre impair de côtés.
Mais même dans ce cas un ressort d'amortissement est toujours à conseiller. pour que les éléments du tiroir d'étanchéité soient appliqués avec une force suffisante sur la surface du piston et établissent un bon joint.
Lorsqu'enfin le profil du piston est choisi de manière telle qu'un mouvement harmonique est communiqué aux éléments du tiroir tournant glissant sur sa surface, le compresseur tourne d'une manière très calme et sans bruit. Dans la forme d'exécution pratique on essayera de préférence d'adapter les arêtes d'application des éléments de tiroir au profil du piston, par exemple de manière telle que les surfaces frontales partant de l'arête d'application quelque peu arrondie sont sensiblement tangentes au profil du piston, comme il est indiqué dans la figure. Il est évident qu'en supprimant de manière connue les portions de matière qui ne sont pas nécessaires pour la fonction, sur le piston et sur le tiroir, en choisissant donc la construction légère.. on réduira le poids du compresseur dans la mesure du possible.
Dans la forme d'exécution de compresseurs à piston rotatif suivant la figure 2. et représentée en élévation en coupe par la figure 3, dont la construction correspond sensiblement à celle de la figure 1. le piston rotatif est subdivisé en trois parties. Les éléments d'application 8a et 8b sont en liaison, par l'intermédiaire des ressorts d'amortissement 9a et 9b. avec la pièce centrale 8c du tiroir. Le piston rotatif A est de construction légère.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, dans cette forme de réalisation. l'espace vide limité par les deux organes de tiroir, le piston 2 et le carter 1 est relié par au moins un canal fraisé dans le couvercle de carter 15 ou 15b, ou bien par une rainure de jonction 11. avec la partie diamétralement opposée 12 de la chambre du piston, qui pour un piston en forme de polygone avec trois saillies est séparé pour chaque position du piston, du canal d'admission 4 comme aussi du canal d'échappement 5. par une zone d'étanchéité, 13 et 14 respectivement, entre le piston et le carter. Dans ce cas le canal d'admission et le canal d'échappement doivent présenter une distance angulaire par rapport à l'axe de rotation. qui est un peu plus petite que l'angle polygonal Ó.
Cela est représenté par la position de phase opposée du piston rotatif. indiquée en pointillé. Les imperfections des arêtes d'étanchéité du côté échappement sur l'élément de tiroir 8b et de la zone d'étanchéité 14 ne peuvent pas exercer d'action sur l'ouverture d'admission.
Lorsque le compresseur à piston rotatif suivant l'invention est utilisé comme pompe à vide, la chambre préalable 10 peut être utilisée de préférence également pour empêcher la condensation de gaz et de vapeurs, en ajoutant, de manière connue, à l'aide d'un petit canal 16a prévu dans le couvercle de carter 15a ou 15b et d'une soupape de réglage 16b. une petite quantité dosable d'air comme lest du gaz.
Pour réaliser une bonne étanchéité et un bon graissage de tout le système. l'évidement dans le carter, prévu pour les deux éléments de ti-
<Desc/Clms Page number 5>
roir 8a et 8b peut suivant l'invention être relié par un ou plusieurs aju- tages ou canaux 17 avec la réserve d'huile 18 disposée au-dessus de l'ou- verture d'échappemento
Par suite de la dépression régnant dans l'espace creux de tiroir
10 par rapport à l'ouverture d'échappement 5, de l'huile destinée à l'étan- chéité est aspirée, est dégazéifiée et refoulée à travers le canal de com- pensation 11 et l'espace 3 en forme de faucille vers l'échappement 5.
On obtient par conséquent une circulation continue d'huile,. qui assure une bon- ne étanchéité ainsi qu'un bon graissage entre le tiroir et le piston, et en- tre ces éléments et le carter,, l'huile étant simultanément dégazéifiée avant de parvenir au côté aspiration 4 de la pompe. Lorsque les canaux de compen- sation 11 sont pratiqués dans au moins un des deux couvercles de carter 15a et 15b. la circulation d'huile peut également être utilisée pour le grais- sage des deux paliers 20a et 20b servant à l'arbre 19 du piston.
Pour la fabrication il est avantageux de fabriquer séparément les deux couve rcles de carter 15a et 15b et le carter cylindrique 1, et de les réunir simplement par brides avec interposition d'un jointe de préfé- rence un joint circulaire en caoutchouc 220
Au lieu d'un joint en caoutchouc on peut prévoir dans la surface d'étanchéité de la partie centrale 1 du carter de pompe ou dans la surface d'étanchéité des deux couvercles de carter 15a et 15b au moins une rainure annulaire, qui est en communication soit avec la réserve d'huile 18.
soit de préférence avec le canal de compensation de pression llo De ce fait, la différence de pression entre le carter intérieur et l'atmosphère extérieure est subdivisée en au moins deux étageso
Les compresseurs à piston tournant suivant l'invention peuvent travailler avec soupape 21. en bain d'huile 18. comme dans la forme de réalisation suivant les figures 2 et 3, et également sans soupapes, comme dans la forme de réalisation suivant la figure 1.
La garniture double entre l'admission et l'échappement dans les deux sens périphériques et la chambre de précompression interposée ont une efficacité telle que les pompes réalisent même sans soupapes des pressions finales élevées ou des vides très poussée,
Dans la forme de réalisation de compresseurs à piston tournant suivant la figure 4. on emploie deux tiroirs linéaires, 23 et 24. complètement séparés.. qui ne fonctionnent donc pas en sens opposés lors de leur mouvemento Dans ce cas également des canaux de compensation de pression 11 exercent une bonne influence en subdivisant de manière uniforme les étages de pression.
Par ailleurs les autres éléments de construction et leurs chiffres de référence correspondent aux formes de réalisation suivant les figures 1 à 30
Pour les différentes possibilités de réalisation de compresseurs à piston rotatifil est conseillé de tenir compte des proportions suivantes: dans tous les cas les éléments d'appui des tiroirs de séparation peuvent avoir la forme de galets ou de rouleaux. L'ouverture d'admission et l'ouverture d'échappement s'étendent de préférence sur toute la longueur des pistons rotatifs. La force du ressort destiné à l'amortissement des tiroirs de séparation doit être calculée de manière telle que la fréquence de son oscillation propre est sensiblement plus élevée que les fréquences des oscillations qui lui sont transmises en service par le piston.
Lorsque le compresseur à piston rotatif suivant l'invention est utilisé pour la production de vides poussés,. on peut monter en série plusieurs pistons,, de préférence montés sur un arbre commun, pistons qui sont séparés par des parois intermédiaires et qui sont de même diamètre ou de diamètres différents.,, ou bien de même longueur ou de longueurs différentesces pistons occupant des positions de phase différentes, de manière
<Desc/Clms Page number 6>
telle que les mouvements discontinus, en particulier ceux des tiroirs os- cillantsa et les impulsions ainsi produites se compensent mutuellemento On obtient ainsi une marche exempte de vibrations avec compensation totale des masses.. non encore obtenue jusqu'à présento
L'invention permet en outre, de la manière la plus rationnelle.
de réunir des unités de puissances d'aspiration différentes ou des unités à plusieurs étages,, grâce à la disposition en batteries d'éléments normali- sés sur un arbre commun et grâce au montage en série ou en parallèle suivant les besoins,, des admissions et échappementso
En outre, surtout pour la production du vide dans des groupes à plusieurs étages, il peut être préférable. de relier les canaux de compen- sation 11 avec les chambres soumises à une pression correspondant approximativement à la pression dans les canaux.,
Lorsque les pistons,, en vue d'une réduction du poids., sont en outre creux et réalisés en alliages légers,, leurs surfaces frontales peuvent rester ouvertes et peuvent également être mises en communication.
par l'intermédiaire de canaux de compensation, qui sont pratiqués dans le couvercle du carter.,, avec les chambres de pression intermédiaire correspondantes. de telle sorte qu'il ne subsiste pas dans la pompe des creux incontrôlables pouvant émettre des gaz.
On obtient enfin une sécurité de service particulièrement élevée lorsque tout le carter de pompe est sous vide.. de préférence dans une chambre,, qui est en communication avec le récipient dans lequel le vide doit être produite En cas de montage en série de plusieurs compresseurs à piston tournant suivant l'invention on peut procéder de manière telle que chaque pompe séparée est disposée dans une chambre hermétiques dont la pression correspond à la pression du côté évacuation de l'étage précédent. le côté aspiration de chaque pompe étant en communication non seulement avec le côté refoulement de la pompe précédente mais également avec la chambre dans laquelle est logée la pompe en questiono
Les compresseurs à piston rotatif suivant l'invention peuvent être utilisés de différentes manières.
avant tout pour le transfert de gaz, donc dans des compresseurs, dans des machines à froid, dans des pompes à videdans des souffleries; ils donnent également de bons résultats pour le transport de liquides, et constituent un perfectionnement décisif.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to rotary piston compressors which serve for the delivery, suction or compression of gases or liquids and which are characterized by a cylindrical rotary piston of cross section having the shape of a polygon preferably without edges, of rounded surface, constituted by two arcs, but preferably by three arcs of a circle, the projections corresponding to the vertices of the polygon having the role of discharge fins.
This piston is mounted in a sealed housing having intake and exhaust openings, on a shaft or a pin which, differing in this respect from other constructions often used. coincides, as is known per se, with the axis of inertia of the piston, so that the rotation of the shaft is not accompanied by any production of inertial force, which makes it possible to run vibration-free, high rotation speeds and high power.
In order to separate the intake and exhaust openings, pumps of this type require a support spool movably mounted in the housing, which slides along the surface of the rotary piston, which in view symmetry free from centrifugal forces must have at least two discharge fins or piston projections arranged diametrically with respect to the axis, this slide then performing oscillating movements corresponding to the variable distance between the surface of the piston and the axis of rotation.
The absence of forces due to inertia has considerable advantages. However, the known embodiments of such polygon rotary piston compressors present, besides these advantagesa, a series of important defects. The intake opening is separated from the exhaust opening, for each position of the piston, and in the peripheral direction characterized by the position of the spool, only by a single surface formed by the spool, while in the other direction this separation is only ensured by a single piston projection sliding along the housing.
The bearing surfaces of the spool on the piston also require profiles of convex and concave shape, when the seal must be well sealed and when high cpm-pressure rates must be achieved, profiles which are difficult to achieve with precision. necessary and which make the manufacture more expensiveo Despite this, it is not possible to avoid small leaks along the bearing surfaces of the drawer;
in fact the drawer only momentarily adapts by two or more edges or by a larger surface to the rotating piston, and even in this case the fluid to be transported can be easily sucked into the hollow of the drawer and can be discharged towards the intake side, during the rotation of the piston, as a result of the discharge produced by the projection of the piston, acting as a discharge member o It is true that when additional spools are inserted in the piston projection, they are applied by centrifugal force or by springs against the surface of the spool or against the housing, and provide a better seal. This, however, produces substantial friction losses. greater wear on the surface of the drawer and thus a reduction in efficiency.
In other embodiments of compressors with a piston having the profile in question ,. two diametrically opposed support drawers are interconnected by complicated systems of levers. The necessary shaft passages for this purpose, however, require additional sealing measures, and in service, fairly significant mass vibrations result. which in no way guarantee regular operation.
In the types of construction in which the support spools are pressed against the piston resting on the housing, springs are required, which control the entire stroke of the spools and which must therefore be relatively powerful. sensitive braking. which at least make it difficult to start up and which increase friction losses.
The object of the present invention, with a view to improving
<Desc / Clms Page number 2>
these pumps, to use as far as possible the advantages of the rotation without inertia and without vibrations of pistons of polygonal shape mounted on the axis of inertia. reduce leaks, friction losses ,.
the rotational movement of the spools, the wear of the pump components, caused by centrifugal and spring forces, with a view to achieving a significant increase in efficiency and duration.
This problem is surprisingly solved by an improved method of construction of compressors with rotary pistons of polygonal cross section, in which, according to the invention, the two openings serving for the admission and the exhaust of the fluid to be transported, openings in the pump housing. are, for each position of the piston. ,, separated from each other at least in the area of the smallest angular distance between the openings, by at least two separating surfaces passing from the housing to the piston, the angular distance between the two separation surfaces of the aforementioned zone and the smallest angular distance with respect to the axis of the piston being less than the angular distance determined by two neighboring polygon vertices of the rotary piston.
The most favorable angular distance is half of the polygon angle Ó.
The idea of the invention can be put into practice in various advantageous ways o It is preferable to provide two separate support drawers on the shortest path between the two openings in the casing, drawers whose movement caused by the stroke of the piston is separately cushioned by springs. The two separating drawers can also be obtained by subdivision of a rotating cylindrical drawer, which is movably mounted in a cylindrical recess of the housing .. the reciprocal movement of the drawer members being compensated by a system. intermediate spring damping. The separate elements of the drawer then perform an oscillation in substantially the same direction along a circle or a cylindrical shell.
The invention can be applied with a view to improving various compressors with inertia-free polygonal pistons with elliptical cross section or ellipsoidal in shape, but preferably in the shape of a regular polygon with sides formed by arcs of a circle with an odd number of vertices. Particularly in the case where the parts separated from the sealing drawer perform reciprocal movements or are damped against each other, it is advisable to use a form of piston of the same thickness for each position of diameter.
Such a profile is for example obtained when the radial distance between the surface of the piston and the medium between the largest and the smallest radial axial distance conforms to a sinusoidal law. in the sense that the entire period is determined by the angular distance of one side of polygon Ó. and that otherwise the polygon has an odd number of sides. When in this case the bearing edges of the sealing drawers have an angular distance corresponding to half of the polygonal angle Ó the two drawer bodies will move almost in the same direction and perform a reciprocating movement in accordance with a harmonic function of time, when the piston performs a uniform rotational movement, and for this reason these parts could be made in one piece.
However, as the elimination of all the irregularities, especially on a convex separation drawer, is not entirely possible, it is useful, in the interest of the double sealing required by the invention for each phase position, between the intake opening and the exhaust opening, to separate the two drawers and to damp their movements by springs, which can take up all the differences in movement that arise even with pistons of uniform thickness, but whose pressure guarantees a complete seal between the pistons and the edges of the spools.
To achieve a double seal even for the other path
<Desc / Clms Page number 3>
longer between the intake opening and the exhaust opening, a piston with a polygon-shaped section of at least three sides is chosen. the angular distance between the two end ridges of the intake and exhaust openings being chosen such that it is smaller than the polygon angle Ó. . There are then on each path between the intake opening and the exhaust opening two seals created by the spool members or by the cooling fins of the piston, between the piston and the piston. inner wall of the housing.
Benefits. above all the double sealing obtained according to the invention in the pressure drop system is still better used when. according to another characteristic of the invention. the hollow space bounded by the two slide members .. between the wall of the housing and the piston, is connected by means of at least one compensation channel made in the front cover of the housing. or else by a similar compensating groove. at a point inside the cylindrically shaped housing. point which for each position of the piston is separated by at least one sealing zone of the inlet as also of the exhaust.
which however requires a piston in the form of a polygon of at least three sides, so that this form is particularly advantageous.
The compensation channels can be located in the axis of symmetry between the intake opening and the exhaust opening.
Thanks to this measure, which already ensures a significantly better seal even when using undivided double rotary spools and piston profiles of uniform thickness, one obtains that between the inlet opening and the opening of exhaust, for each position of the piston, both on the spool side and on the piston side, a prechamber is formed, from which the fluid or gases to be transported which could have entered it from the exhaust are immediately returned to the latter . and fail until the opening of admission;
in fact the pressure difference between this hollow space forming a preliminary stage and the suction opening is relatively small and the embodiment according to the invention increases the tightness and reduces the reflux current of the fluid to be transported. compressor construction works as a two-stage arrangement and makes possible, while requiring less precision and therefore involving lower cost, higher suction powers with larger terminal voids on the suction side and higher terminal pressures on the discharge side
The invention is illustrated with reference to the following figures of embodiments.
Figure 1 shows a cross section of a rotary piston with a subdivided rotary slide, according to the invention.
In the embodiment according to FIG. 2, the rotary piston is made of light materials, the rotary slide is in three parts and compensation channels according to the invention have been provided.
Figure 3 shows this embodiment in side sectional view.
Figure 4 shows a rotary piston compressor with two separate and rectilinear sealing slides
In the embodiment according to FIG. 1 the rotary piston 2 rotates in a cylindrical recess of the housing 1. and the piston has a cross section in the shape of a triangle with sides formed by arcs at each turn. this piston delivers three sickle-shaped volumes 3 from the intake opening 4 to the exhaust opening 5. and these volumes are separated from each other by the piston projections 2a and the two elements of revolving drawer 7a and 7b.
These two elements execute a back-and-forth movement during the rotation of the piston in substantially the same direction, and the interposed spring 6 dampens the small differences.
<Desc / Clms Page number 4>
movement and further rests the two slide parts firmly against the piston surface. The rotary slide is also housed in a cylindrical recess of the housing 1. This angular distance of the edges of the two elements of the slide with respect to the axis of rotation of the piston corresponds in the embodiment shown to the most favorable value, therefore at half of the central angle Ó on one side of the polygon.
The elongation of the spring 6, therefore the remaining reciprocal movement of the two members of the drawer, is then a minimum. as can be seen by examining the opposite position of the piston shown in dotted lines, and it almost completely disappears when each diameter passing through the axis of the piston has the same value for each angular position. Such uniformly thick piston or shaft profiles can be manufactured with relatively high precision using known polygon grinding machines o Obviously, by assumption, pistons are required whose cross section has the shape of a polygon to odd number of sides.
But even in this case a damping spring is always advisable. so that the seal slide elements are applied with sufficient force to the piston surface and form a good seal.
When finally the profile of the piston is chosen in such a way that harmonic movement is imparted to the elements of the rotary slide slide on its surface, the compressor rotates in a very quiet and noiseless manner. In the practical embodiment, an attempt will preferably be made to adapt the application edges of the slide elements to the profile of the piston, for example in such a way that the front surfaces starting from the somewhat rounded application edge are substantially tangent to the piston profile, as shown in the figure. It is obvious that by eliminating in a known manner the portions of material which are not necessary for the function, on the piston and on the spool, thus choosing the light construction .. the weight of the compressor will be reduced as far as possible. .
In the embodiment of rotary piston compressors according to Figure 2. and shown in sectional elevation in Figure 3, the construction of which corresponds substantially to that of Figure 1. the rotary piston is subdivided into three parts. The application elements 8a and 8b are connected by means of the damping springs 9a and 9b. with the central part 8c of the drawer. The rotary piston A is of lightweight construction.
According to another characteristic of the invention, in this embodiment. the empty space limited by the two slide members, the piston 2 and the housing 1 is connected by at least one milled channel in the housing cover 15 or 15b, or else by a junction groove 11. with the diametrically opposed part 12 of the piston chamber, which for a polygon-shaped piston with three protrusions is separated for each piston position, from the intake channel 4 as also from the exhaust channel 5 by a sealing area, 13 and 14 respectively, between the piston and the housing. In this case, the intake channel and the exhaust channel must have an angular distance from the axis of rotation. which is a little smaller than the polygonal angle Ó.
This is represented by the opposite phase position of the rotary piston. shown in dotted lines. The imperfections of the sealing ridges on the exhaust side on the spool member 8b and the sealing area 14 cannot exert any effect on the intake opening.
When the rotary piston compressor according to the invention is used as a vacuum pump, the preliminary chamber 10 can preferably also be used to prevent the condensation of gases and vapors, by adding, in known manner, with the aid of a small channel 16a provided in the casing cover 15a or 15b and an adjustment valve 16b. a small, dosable amount of air as gas ballast.
To achieve good sealing and good lubrication of the entire system. the recess in the housing, provided for the two clamping elements
<Desc / Clms Page number 5>
roir 8a and 8b can according to the invention be connected by one or more nozzles or channels 17 with the oil reserve 18 disposed above the exhaust opening.
As a result of the depression in the hollow drawer space
10 relative to the exhaust opening 5, oil intended for sealing is sucked in, is degassed and discharged through the compensating channel 11 and the sickle-shaped space 3 towards it. 'exhaust 5.
As a result, a continuous circulation of oil is obtained. which ensures good sealing and good lubrication between the spool and the piston, and between these elements and the crankcase, the oil being simultaneously degassed before reaching the suction side 4 of the pump. When the compensation channels 11 are made in at least one of the two housing covers 15a and 15b. the oil circulation can also be used for lubricating the two bearings 20a and 20b serving for the piston shaft 19.
For the production it is advantageous to separately manufacture the two casing covers 15a and 15b and the cylindrical casing 1, and to join them simply by flanges with the interposition of a gasket, preferably a circular rubber gasket 220.
Instead of a rubber seal, it is possible to provide in the sealing surface of the central part 1 of the pump housing or in the sealing surface of the two housing covers 15a and 15b at least one annular groove, which is in communication either with the oil reserve 18.
or preferably with the pressure compensation channel llo Therefore, the pressure difference between the inner casing and the outer atmosphere is subdivided into at least two stages
The rotary piston compressors according to the invention can work with valve 21. in an oil bath 18. as in the embodiment according to Figures 2 and 3, and also without valves, as in the embodiment according to Figure 1 .
The double seal between the intake and the exhaust in the two peripheral directions and the interposed precompression chamber have such an efficiency that the pumps achieve even without valves high final pressures or very high vacuum,
In the embodiment of rotary piston compressors according to FIG. 4, two linear spools, 23 and 24, completely separated, are used, which therefore do not operate in opposite directions during their movement. In this case also compensation channels of pressure 11 exert a good influence by uniformly subdividing the pressure stages.
Furthermore, the other construction elements and their reference numbers correspond to the embodiments according to Figures 1 to 30.
For the various possibilities of producing rotary piston compressors, it is advisable to take into account the following proportions: in all cases the support elements of the separation drawers can be in the form of rollers or rollers. The intake opening and the exhaust opening preferably extend over the entire length of the rotary pistons. The force of the spring intended for the damping of the separating sliders must be calculated in such a way that the frequency of its own oscillation is appreciably higher than the frequencies of the oscillations which are transmitted to it in service by the piston.
When the rotary piston compressor according to the invention is used for the production of high vacuum ,. several pistons can be assembled in series, preferably mounted on a common shaft, pistons which are separated by intermediate walls and which are of the same diameter or of different diameters. ,, or else of the same length or of different lengths, these pistons occupying different phase positions, so
<Desc / Clms Page number 6>
such that the discontinuous movements, in particular those of the oscillating drawersa and the impulses thus produced compensate each othero This gives a vibration-free operation with total compensation of the masses .. not yet obtained until nowo
The invention further allows, in the most rational manner.
to bring together units of different suction powers or units with several stages, thanks to the arrangement in batteries of standardized elements on a common shaft and thanks to the assembly in series or in parallel according to the needs, of the inlets and exhausts
In addition, especially for vacuum generation in multi-stage groups, it may be preferable. to connect the compensation channels 11 with the chambers subjected to a pressure corresponding approximately to the pressure in the channels.,
When the pistons, for the sake of weight reduction, are further hollow and made of light alloys, their end surfaces can remain open and can also be brought into communication.
by means of compensation channels, which are made in the housing cover. ,, with the corresponding intermediate pressure chambers. so that there are no uncontrollable hollows in the pump that could emit gases.
Finally, a particularly high operating safety is obtained when the entire pump casing is under vacuum .. preferably in a chamber, which is in communication with the vessel in which the vacuum is to be produced. In the event of series connection of several compressors rotary piston according to the invention, it is possible to proceed in such a way that each separate pump is placed in a hermetic chamber, the pressure of which corresponds to the pressure on the discharge side of the preceding stage. the suction side of each pump being in communication not only with the discharge side of the previous pump but also with the chamber in which the pump in question is housed
The rotary piston compressors according to the invention can be used in different ways.
above all for the transfer of gas, therefore in compressors, in cold machines, in vacuum pumps in blowers; they also give good results for the transport of liquids, and constitute a decisive improvement.