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L'objet de l'invention consiste en la réalisation d'appareils volumétriques rotatifs tels que pompes, moteurs, compresseurs et autres, constitués par la combinaison d'un rotor et d'un stator. Dans ce disposi- tif, le mouvement du rotor est obtenu en sujetissant l'axe longitudinal et l'axe transversal du dit rotor à passer chacun par un point fixe. Dans ce mouvement, les extrémités du rotor enveloppant une certaine courbe qui est elle-même la directrice du stator.
Il se caractérise par les moyens mis en oeuvre pris aussi bien .dans leur ensemble que séparément et plus particulièrement par le rotor excentré et guidé de façon telle qu'il reste constamment bitangent au stator cylindrique qui a pour section droite une courbe ovale de forme appropriée. On réalise ainsi une double étanchéité par fr8lement sans frot- tement, les deux génératrices de contact se déplaçant à chaque instant et les volumes situés de part et d'autre du rotor variant d'une façon continue et cyclique.
Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre vu en perspective, avec partie coupée enlevée, l'appareil dans son ensemble.
Les fig. 2, 3,4, représentent schématiquement le fonctionnement dé l'appareil volumétrique.
Les fig. 5, 6, 7, 8, montrent également schématiquement, les applications du dispositif.
Les fig. 9, 10, 11, représentent une variante constructive de construction du croisillon.
L'appareil est constitué par un rotor I avec partie centrale 2 évidée comportant des canaux radiaux 3, 4, 5, 6. A l'intérieur de ces canaux radiaux coulissent des doigts 7, 8, 9, 10 montés sur des croisillons 11, 12 portés eux-mêmes par les arbres moteurs ou récepteurs 14, 14, arbres parallèles dont les axes sont distincts.
Ces quatre doigts 7, 8, 9, 10 sont déportés, et per- pendioulaires à leurs axes de rotation respectifs 14 et 13. Les quatres logements radiaux du rotor dont les axes sont situés dans le plan médian de celui-ci font entre eux 90 ; autrement dit ils coïncident avec les axes de symétrie du rotor.
L'ensemble des éléments constituant le rotor est placé dans le stator 15 qui a une forme ovale bien déterminée.
Le stator 15 et le rotor I sont des cylindres droits à bases paral- lèles dont la directrice est pour le stator un ovale de forme particulière.
Les dimensions et formes du rotor ainsi que son mouvement sont tels que les extrémités de son grand axe sont constamment en contact avec le stator par frôlement sans frottementsuivant deux génératrices quise déplacent à chaque instant. Les volumes situés de part et d'autre du rotor varient d'une façon continue et périodique, la période étant de un tour pour chaque volume considéré.
Enfin la conception du rotor est telle qu'il peut être refroidi et graissé par circulation à travers les arbres.
Le fonctionnement de cet appareil est le suivant.
Suivant la figure 2, le rotor 1 est vertical, déplacé vers la gauche par les doigts du grand axe (9, 10 de la fig.I).Il détermine dans
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le stator deux volumes différents 19, 20 délimités par les faces 21, 22 du rotor et les deux génératrices de contact 23, 24 à l'intérieur du stator. Le volume 20 est plus grand que le volume 19.
Sur la figure 3 le rotor est horizontal, son grand axe dans le plan de symétrie X.Y de l'appareil (plan des axes de rotation 16,16'), les volumes 19 et 20 délimités par les faces 21, 22 et les génératrices 17, 18 sont identiques.
Sur la figure 4, le rotor est horizontal il a fait un demi tour et a été ramené vers la gauche par les doigts de son grand axe ; volumes 19, 20 sont toujours délimités par les faces 21 et 22, mais les génératri- ces de contact sont cette fois 25 et 26, autrement dit, le volume 20 est devenu le volume 19 et inversement.
Il est possible de réaliser ainsi des pompes ou moteurs hydrauli- ques, fig. 5. En ce cas les flasques du stator sont percés d'ouvertures symétriques masquées par le rotor lorsque ce dernier se trouve dans une po- sition perpendiculaire au plan de symétrie X.Y. Pendant la rotation les volumes 19, 20 se trouvent respectivement en communication avec les ouver- tures 27, 28 par lesquelles la circulation du fluide s'effectue.
La compensation des volumes pendant les temps d'obturation des ouvertures, (recouvrement) s'effectue par les canaux 29, 30 fig. 6, en communication avec les orifices radiaux et les doigts 9, 10 jouant le rôle de pistons et cylindres volumétriques.
Les compresseurs, fig. 3, ont des dispositions analogues mais la forme du rotor est telle que le volume 19 (espace neutre) est réduit au minimum. Les lumières sont placées dans le voisinage du grand axe et dispo- sées de façon à récupérer le travail de détente du gaz qui reste dans l'es- pace neutre.
Enfin pour réaliser un moteur thermique (figure 8) le rotor est analogue à celui des compresseurs mais découpé diamétralement suivant 31 et 32. Les flasques portent une bougie d'allumage ou un injecteur 33 et une lumière d'échappement 34 ainsi qu'une lumière d'admission 35 par la- quelle l'air surpressé assure la balayage des gaz brûlés et le remplissage du moteur en air carburé ou en air pur. Sur la tubulure d'admission 35, une soupape anti-retour 36 est prévue.
Dans certaines applications, il apparait nécessaire de répartir les efforts sur deux paliers et de procéder à un montage symétrique afin de supprimer les porte à faux suivant la fig. I. A cet effet, fig. 9, 10, II, les croisillons II, 12 et les arbres 13, 14 sont remplacés par les pièces 37, 38, 39, fig. 9, 10. L'arbre 38 porte, montés sur le collier 37, les doigts 40 et 41. Le croisillon évidé 39 porte les doigts 42, 43 et est pourvu d'orifices 44, 45 par lesquels passent les doigts 40 et 41.
L'arbre 38, fig. 3, tourne dans les paliers 46, 47 des flasques 48, 49.
Les croisillons 39 tournent sur les guidages 50 et 51.
Les doigts 40 et 41 du croisillon 37 et les doigts 42, 43 du croisillon 39 coulissent dans les canaux radiaux 3, 4, 5, 6 du rotor et l'ensemble, lorsque l'un des arbres est moteur, donne au rotor le mouvement désiré. Suivant ce montage l'un des axes est constitué par un croisillon entrainé par l'arbre moteur. L'autre axe est constitué par un croisillon creux qui tourne autour des guidages portés par les flasques.
Les applications de cet appareil sont mutiples et il est possible d'obtenir aussi bien des pompes à vide, des moteurs à gaz, des moteurs thermiques, des pompes, des moteurs hydrauliques, des turbines volumétri- ques à applications industrielles que toutes autres qpplications équivalentes.
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Toutefois les formes, dimensions et dispositions des divers orga- nes pourront varier dans le limite des équivalents comme d'ailleurs les matières utilisées pour leur fabrication sans changer pour cela la concep- tion générale de l'invention qui vient d'être décrite. C'est ainsi qu'il est possible également de monter en série plusieurs appareils pour leur utilisation combinée rationnelle aux fins de réaliser des compresseurs é- tages, turbines à gaz à détentes multiples et autres.
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The object of the invention consists in the production of positive rotary devices such as pumps, motors, compressors and others, constituted by the combination of a rotor and a stator. In this device, the movement of the rotor is obtained by subjecting the longitudinal axis and the transverse axis of said rotor to each pass through a fixed point. In this movement, the ends of the rotor enveloping a certain curve which is itself the directrix of the stator.
It is characterized by the means used taken both as a whole and separately and more particularly by the eccentric rotor and guided in such a way that it remains constantly bitangent to the cylindrical stator which has a cross section of an oval curve of appropriate shape. . A double seal is thus achieved by frictionless friction, the two contact generators moving at each instant and the volumes situated on either side of the rotor varying in a continuous and cyclical manner.
In the accompanying drawings, given by way of non-limiting example of one of the embodiments of the subject of the invention.
Fig. 1 shows in perspective, with the cut part removed, the apparatus as a whole.
Figs. 2, 3, 4, show schematically the operation of the volumetric apparatus.
Figs. 5, 6, 7, 8, also show schematically the applications of the device.
Figs. 9, 10, 11, represent a constructive construction variant of the spider.
The apparatus consists of a rotor I with a recessed central part 2 comprising radial channels 3, 4, 5, 6. Inside these radial channels slide fingers 7, 8, 9, 10 mounted on crosses 11, 12 carried themselves by the drive or receiver shafts 14, 14, parallel shafts whose axes are distinct.
These four fingers 7, 8, 9, 10 are offset, and perpendicular to their respective axes of rotation 14 and 13. The four radial housings of the rotor, the axes of which are located in the median plane of the latter, form between them 90 ; in other words, they coincide with the axes of symmetry of the rotor.
All the elements constituting the rotor are placed in the stator 15 which has a well-defined oval shape.
The stator 15 and the rotor I are straight cylinders with parallel bases, the directrix of which is for the stator an oval of particular shape.
The dimensions and shapes of the rotor as well as its movement are such that the ends of its major axis are constantly in contact with the stator by friction without friction following two generators which move at any time. The volumes located on either side of the rotor vary continuously and periodically, the period being one revolution for each volume considered.
Finally, the design of the rotor is such that it can be cooled and lubricated by circulation through the shafts.
The operation of this device is as follows.
According to figure 2, the rotor 1 is vertical, moved to the left by the fingers of the major axis (9, 10 of fig.I).
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the stator two different volumes 19, 20 delimited by the faces 21, 22 of the rotor and the two contact generators 23, 24 inside the stator. Volume 20 is larger than volume 19.
In Figure 3 the rotor is horizontal, its major axis in the XY plane of symmetry of the device (plane of the axes of rotation 16,16 '), the volumes 19 and 20 delimited by the faces 21, 22 and the generators 17 , 18 are identical.
In FIG. 4, the rotor is horizontal; it has made a half turn and has been brought back to the left by the fingers of its major axis; volumes 19, 20 are still delimited by faces 21 and 22, but the contact generators are this time 25 and 26, in other words, volume 20 has become volume 19 and vice versa.
It is possible to make hydraulic pumps or motors in this way, fig. 5. In this case the stator flanges are pierced with symmetrical openings masked by the rotor when the latter is in a position perpendicular to the plane of symmetry X.Y. During rotation, the volumes 19, 20 are respectively in communication with the openings 27, 28 through which the circulation of the fluid takes place.
Compensation of the volumes during the opening times (overlap) is effected by the channels 29, 30 fig. 6, in communication with the radial orifices and the fingers 9, 10 playing the role of volumetric pistons and cylinders.
The compressors, fig. 3, have similar arrangements but the shape of the rotor is such that the volume 19 (neutral space) is reduced to a minimum. The lights are placed in the vicinity of the major axis and arranged so as to recover the work of expanding the gas which remains in the neutral space.
Finally to make a heat engine (Figure 8) the rotor is similar to that of compressors but cut diametrically along 31 and 32. The flanges carry an ignition plug or an injector 33 and an exhaust port 34 and a light intake 35 through which the supercharged air scavenges the burnt gases and fills the engine with carbureted air or clean air. On the intake manifold 35, a non-return valve 36 is provided.
In certain applications, it appears necessary to distribute the forces over two bearings and to proceed with a symmetrical assembly in order to eliminate the overhangs according to FIG. I. For this purpose, fig. 9, 10, II, cross members II, 12 and shafts 13, 14 are replaced by parts 37, 38, 39, fig. 9, 10. The shaft 38 carries, mounted on the collar 37, the fingers 40 and 41. The hollow spider 39 carries the fingers 42, 43 and is provided with orifices 44, 45 through which the fingers 40 and 41 pass.
Shaft 38, fig. 3, rotates in the bearings 46, 47 of the flanges 48, 49.
The crosses 39 turn on the guides 50 and 51.
The fingers 40 and 41 of the spider 37 and the fingers 42, 43 of the spider 39 slide in the radial channels 3, 4, 5, 6 of the rotor and the assembly, when one of the shafts is driving, gives the rotor movement longed for. According to this assembly, one of the axes is constituted by a spider driven by the motor shaft. The other axis is formed by a hollow cross which rotates around the guides carried by the flanges.
The applications of this device are manifold and it is possible to obtain vacuum pumps, gas engines, heat engines, pumps, hydraulic motors, positive displacement turbines for industrial applications as well as any other equivalent application. .
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However, the shapes, dimensions and arrangements of the various members may vary within the limit of equivalents as moreover the materials used for their manufacture without thereby changing the general concept of the invention which has just been described. Thus, it is also possible to connect several devices in series for their rational combined use for the purpose of producing stage compressors, multiple expansion gas turbines and the like.