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L'un des inconvénients les plus graves que présentent les pom- pes et les compresseurs rotatifs à aubes est le fait que ces appareils donnent des performances plutôt limitées à cause de la valeur assez faible de leur rendement volumétrique et de leur rendement mécanique.
Avec ces appareils, il est impossible d'atteindre de fortes valeurs de la pression de refoulement, ce qui est par contre possible avec des pompes ou des compresseurs du type à pistons, lesquels pré- sentent un système cinématique qui, étant bien déterminé du point de vue mécanique, permet de calculer convenablement les dimensions des diffé- rentes parties de la machine compte tenu des efforts qui s'exercent sur elles.
Par ailleurs, les machines du type à pistons présentent à leur tour des inconvénients d'un autre genre, étant très encombrantes et lourdes, bruyantes et soumises à de fortes vibrations.
L'objet de la présente invention est un dispositif mécanique, utilisable comme pompe ou comme compresseur, lequel - grâce à sa struc- ture particulière - tout en parvenant à éliminer aussi bien les incon- vénients présentés par les pompes ou les compresseurs du type rotatif que ceux des pompes ou des compresseurs du type à pistons, rassemble à la fois tous les avantages caractéristiques tant des types rotatifs que des types à pistons.
Le dispositif qui constitue l'objet de la présente invention représente donc un progrès effectif dans le domaine des pompes et des compresseurs rotatifs, parce qu'il permet d'atteindre de fortes pressions de refoulement au moyen d'une machine dont le poids et le prix de revient sont nettement inférieurs à ceux de toute autre machine donnant les mêmes performances, tout en réduisant au minimum l'usure des parties en mouvement., le bruit et les vibrations durant le fonctionnement.
Dans un but de simplicité, dans la description suivante, le dispositif en question sera désigné comme "compresseur", mais il est entendu qu'il peut également être réalisé comme pompe, le principe du fonctionnement étant le même.
Le compresseur suivant la présente invention est du type rotatif à aubes prismatiques guidées ; il est essentiellement formé par un corps central que nous appellerons stator, par deux plaques latérales., par un rotor et par une série de deuxou plusieurs aubes prismatiques tournant suivant un mouvement commandé par le cinématisme bielle-manivelle,,,
Le corps central., dans lequel sont ménagés les orifices d'aspiration et de refoulement, est caractérisé par le fait que la surface de la chambre intérieure est formée par deux portions cylindriques, dont l' une à section circulaire reproduisant la trajectoire décrite par une génératrice du rotor, et l'autre à section elliptique reproduisant la trajectoire décrite par le bord terminal extérieur des aubes prismatiques au cours de leur mouvement de rotation guidé.
A l'intérieur du stator tourne le rotor cylindrique, lequel est muni de deux ou plusieurs rainures radiales s'étendant sur toute sa longueur, rainures dans lesquelles sont logées et glissent les aubes prismatiques à mouvement guidéo
Chaque aube prismatique est montée au moyen d'un pivot sur deux bielles latérales montées sur des moyeux aménagés dans les deux plaques latérales du stator ; bielles sont montées concentriquement l'une sur l'autre sur leur moyeu, de sorte que les aubes se trouvent reliées entre ellasa
Il en résulte que toutes les charges produites sur les bielles par les forces agissant sur les aubes s'équilibrent, évitant ainsi tout effort sur le moyeu.
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Pour les compresseurs de puissance réduite, étant donné que les charges agissant sur les aubes sont faibles, la structure de la bielle se réduit à une portion de couronne annulaire, c'est-à-dire à un patin glissant dans des rainures annulaires ménagées sur chacune des deux plaques latérales du stator.
Le cinématisme du dispositif considéré ressort des considérations fondamentales suivantes : - l'axe de rotation du rotor est déplacé par rapport au centre de rotation des bielles d'une excentricité fixée l'en; - le rotor dans son mouvement de rotation autour de son axe en- traine les aubes prismatiques qui glissent dans les fentes radiales du rotor, non par l'effet de la force centrifuge, mais à cause du lien constitué par le fait que les palettes sont commandées, au moyen des pivots, par le mouvement des bielles autour de leur centre de rotation qui est excentrique par rapport à l'axe de rotation du rotor;
- le mouvement des aubes prismatiques suit par conséquent les lois du système bielle-manivelle, 1-'excentricité "e" représentant en effet la longueur de la manivelle, tandis que la longueur de la bielle est représentée par le rayon du cercle décrit par l'axe du pivot qui relie les patins aux aubes prismatiques; - la trajectoire décrite par le bord extérieur d'une aube prismatique dans le mouvement guidé, suivant le cinématisme que nous venons de décrire, se trouve'être une ellipse dont les foyers sont situés sur un axe qui passe par le centre de rotation du rotor mais qui a une inclinaison d'un angle "[alpha] " par rapport à la ligne qui réunit les deux centres de rotation du rotor et des pivots des bielles respectivement;
- par sa construction même, le bord extérieur des aubes ne se trouve jamais en contact avec la paroi intérieure du stator, évitant ainsi toute usure par frottement. Le profil de la paroi intérieure du stator correspondant à la zone dans laquelle a lieu la phase de compression reproduit fidèlement, avec un jeu approprié, la trajectoire elliptique dé- crite par le bord extérieur de l'aube ; zone a une ampleur propor- tionnelle au nombre des aubes, de sorte que, lorsque l'une des aubes, au cours de sa rotation, dépasse le bord de la chambre d'aspiration pour commencer sa phase de compression, l'aube qui la précède dans le sens de la rotation a déjà terminé sa phase de travail et met en communication la chambre de compression du compresseur avec le refoulement;
- dans la zone restante du stator, la paroi intérieure a une section en arc de cercle qui reproduit, avec un jeu approprié, le profil extérieur du rotor,sur une ampleur angulaire considérable, conférant ainsi au compresseur une excellente étanchéité entre la zone de refoulement et la zone d'aspiration; - on donne à l'extrémité des aubes prismatiques un angle de dépouille opposé au sens de rotation, de sorte que, au cours de la phase utile de compression, la réaction sur l'aube provoquée par la pression que ladite aube exerce sur le fluide à comprimer ne peut donner lieu à aucune composante centripète tendant à éloigner le bord de l'aube de la paroi intérieure du stator, ce qui provoquerait des fuites du fluide comprimé entre la chambre de compression, et la zone de refoulement et réduirait le rendement du compresseur.
S'il arrivait par contre que l'on ait une augmentation de la pression au dos de l'aube par rapport à la pression existant en avant de cette même aube, l'angle dépouille susdit permettrait à la composante centripète de la pression de faire déplacer radialement l'aube vers l'intérieur dans la fente du@rotor, dans les limites permises par le jeu de la bielleo Il équilibre des pressions entre la zone de compression et la zone de refoulement se trouverait ainsi rétabli, évitant ainsi les trépidations ou coups de bélier qui pourraient se produire lors-
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que la machine fonctionne comme pompe pour liquides. Les dessins annexés représentent, simplement à titre d'exemple, une des réalisations préférées de l'objet de l'invention. La figure 1 est une coupe suivant l'axe lon- gitudinal de la pompe ou compresseur.
La figure 2 est une coupe transversale normale à l'axe de rota- tion.
La figure 3 est un détail de l'aube prismatique avec soif pivot et les bielles.
La figure 4 est un détail de l'aube prismatique avec son pivot dans l'exécution préférée pour les petits compresseurs, c'est-à-dire lors- que la bielle se réduit à un patin glissant dans des rainures annulaires ménagées dans les plaques latérales du stator.
La figure 5 est un graphique schématique mettant en évidence le cinématisme de la machine.
La figure 6 est une coupe transversale et une coupe longitudi- nale du compresseur de puissance réduite.
Le corps central 1, que nous appellerons stator, est fermé latéralement par un couvercle gauche 2 et par un couvercle droit 3 qui sont fixés au stator 1 au moyen de boulons 4; sur les deux couvercles 2 et 3 sont montés les roulements à billes 5 et 6 dans lesquels tourne l'arbre de commande 7 qui est muni de garnitures d'étanchéité 8 et 9; sur cet ar- bre est monté le rotor 10, muni de fentes radiales 11 s'étendant sur toute sa longueur axiale, fentes dans lesquelles sont logées et glissent les aubes prismatiques 12 qui sont entraînées par le rotor dans son mouvement de rotation dans le sens de la flèche 13.
La chambre intérieure du stator est formée par deux portions cylindriques, dont l'une, à section circulaire, 14, ayant un rayon 15 sensiblement égal au rayon du rotor 10 et ayant une ampleur angulaire considérable, de façon à assurer une bonne étanchéité ; l'autre, à section élliptique, 16, d'ampleur angulaire supérieure, ayant les deux foyers 17 et 18 situés sur un axe 19 passant par le centre de rotation 20 du rotor, mais qui est incliné d'un angle " " par rapport à la ligne qui joint le centre de rotation 20 du rotor et le centre de rotation 21 des bielleso
Dans la chambre intérieure du stator 1 débouchent l'orifice d' aspiration 22 et l'orifice de refoulement 23, ce dernier communiquant à travers un clapet de retenue 24 avec le réfrigérateur, en communication avec l'orifice d'aspiration 22,
la chambre intérieure du stator présente une chambre d'aspiration 25, laquelle a une ampleur dans le sens circonférentiel établie de façon à ce que, lorsque l'une des aubes prismatiques 12 au cours de sa rotation dans le sens de la flèche 13 abandonne le bord de la chambre d'aspiration 25, l'aube qui la précède a terminé sa phase de travail, durant laquelle ladite aube a poussé vers l'orifice de refoulement le fluide qui se trouvait en amont de la face antérieure de l'aube et simultanément a aspiré le fluide qui se trouvait en aval de sa face postérieure.
Chaque aube prismatique 12 oscille librement autour du pivot 26 qui s'engage, à chacune de ses extrémités, dans la tête de bielle 27 de la bielle 28, laquelle est montée par le pied de bielle 29 sur le moyeu 30 du couvercle latéral 2 ou 3. Ce moyeu 30 est ménagé sur la face intérieure des couvercles latéraux 2 et 3 excentriquement par rapport à l'axe de rotation 20 du rotor, de sorte que les bielles 28 tournent autour d' un axe 21 qui est déplacé par rapport à l'axe 20 du rotor d'une excentricité donnée 31.
Le bord extérieur des aubes prismatiques 12 est coupé suivant un angle de dépouille "ss " opposé au sens de rotation 13; l'extrémité des aubes prismatiques 12 décrit une trajectoire elliptique dont les foyers
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17 et 18 sont situés sur une ligne qui passe par le centre de rotation 20 du rotor mais qui est inclinée d'un angle "[alpha]" par rapport à la ligne qui joint le centre 20 et le centre 21.
Cette trajectoire du bord des aubes prismatiques 12 est exactement reproduite dans la portion 16 de la chambre intérieure du stator 1,tandis qu'elle s'écarte nettement de la paroi intérieure du stator dans la portion restante 14 à section circulaire de centre 20 et de rayon sensiblement égal au rayon extérieur 15 du rotor 10 ; regard de cette portion 14 de la chambre intérieure, les aubes prismatiques 12 sont complètement rentrées dans les fentes radiales 11 du rotor 10, et recommencent progressivement à en sortir au commencement de la chambre d'aspiration 25.
Lorsque le dispositif est construit pour le fonctionnement comme compresseur de gaz ou d'air, on prévoit un système de refroidissement de la machine en établissant une circulation d'eau tant dans le corps extérieur du stator 1 que dans la partie intérieure de l'arbre de transmission 7 et du rotor 10. A cet effet, l'arbre 7 est percé longitudinalement par deux canaux 32 et 33 qu'il est-plus commode d'indiquer comme ce-axiaux, dont l'un sert pour l'entrée et l'autre pour la sortie de l' eau de refroidissement, ces deux canaux communiquant respectivement avec les bouches 34 et 35 d'entrée et de sortie de l'eau de refroidissement dans le chapeau terminal de fermeture 36.
Les deux canaux 32 et 33 communiquent avec les chambres intérieures 37 du rotor creux au moyen de conduits 38 et 39 pratiqués radialement dans l'arbre 7 de transmission et correspondant à un nombre égal de conduits 40 et 41 pratiqués sur le moyeu du rotor 10.
L'étanchéité pour l'eau de refroidissement sur l'arbre de trana- mission 7 est assurée par des garnitures 42 et 43.
La lubrification du compresseur est obtenue en faisant circuler de l'huile au moyen d'une pompe;sur les couvercles latéraux sont ménagées les bouches d'entrée et de sortie 44 et 45 de l'huile lubrifiante.
Bien que, pour en simplifier la description, la présente invention ait été exposée comme nous venons de le faire, à titre d'exemple, en nous rapportant aux dessins annexés, cette invention est toutefois susceptible d'être modifiée et complétée, tout en restant soumise aux principes fondamentaux qui ont été énoncés, de façon à pouvoir adapter le dispositif aux différentes applications possibles, comme pompe ou comme compres- seuro
On prévoit par exemple le couplage de deux dispositifs analogues pour obtenir la compression en double étage, ou bien l'application de segments d'étanchéité 46 entre le rotor 10 et les parois latérales du stator ou encore de segments d'étanchéité 47 entre les parois latérales des aubes 47 entre les parois latérales du stator, toutes ces variantes rentrant dans la présente invention.
Dans les dessins annexés, on montre, à titre d'exemple (figure 6), la modification adoptée dans la construction de compresseurs de puissance réduite; dans la figure 4 on indique le détail de la réalisation de la bielle au moyen de patins: 48 ayant une section rectangulaire ou carrée constitués par une portion de couronne annulaire ; ces patins 48 s'en- gagent les pivots 49 sur lesquels oscillent les aubes prismatiques 50.
Les patins 48 glissent dans des rainures annulaires 51 pratiquées sur la paroi intérieure des plaques latérales 52 fixées au stator, lesdites rainures étant excentriques par rapport à l'axe du rotor, ainsi qu'on l'a vu dans la description générale qui précède.
En outre, dans les compresseurs de puissance réduite, la lubrification est obtenue en faisant passer l'huile à travers un conduit axial 53 pratiqué dans l'arbre de transmission 54, communiquant au moyen d'un petit conduit circulaire 55 pratiqué, en sens radial, sur l'arbre
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de transmission 54 et sur le corps du rotor 56, de façon à ce que cha- cune des fentes radiales 57 du rotor soit irriguée par l'huile.
L'huile de lubrification, contenue dans un réservoir qui communique avec la chambre de refoulement du compresseur, est forcée à monter à travers un conduit 58 dans la cavité 59 du chapeau terminal de fermeture 60 et à pénétrer à l'intérieur du compresseur à travers le conduit axial 53 et les conduits 55, entre les parois de toutes les parties en mouvementconstituant en outre une pellicule d'étanchéité entre le bord extérieur des aubes prismatiques et la paroi intérieure du stator d'une part, et entre la paroi intérieure du stator et la périphérie du rotor, d'autre parto
Cette variante, ainsi que d'autres variantes possibles, est comprise dans les principes fondamentaux de l'invention, tels qu'ils sont résumés dans les revendications suivantes
REVENDICATIONS.
1.- Pompe ou compresseur rotatif à deux ou plusieurs aubes pris- matiques commandées, caractérisé en ce qu'il est formé par un rotor cylin- drique sur lequel sont pratiquées deux ou plusieurs fentes radiales sur toute sa longueur, dans chacune desquelles est logée une aube prismatique qui peut glisser dans le sens radial dans ladite fente; un stator dont la paroi intérieure est constituée principalement par une première portion cylindrique à section circulaire, concentrique à l'axe de rotation du rotor et de rayon sensiblement égal au rayon du rotoret par une seconde portion cylindrique de plus grande ampleur, de section elliptique., dont les deux foyers sont en position nettement excentrique par rapport au centre de rotation du rotor;
ledit stator étant muni d'un orifice d9aspiration et d'un orifice de refoulement,qui débouchent sur la paroi intérieure, respectivement à proximité du commencement et de la fin de la portion cylindrique de section elliptique.