CH170178A - Rotary positive displacement compressor. - Google Patents

Rotary positive displacement compressor.

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CH170178A
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Rochefort Francois
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  

  Compresseur volumétrique rotatif.    La, présente     invention    se rapporte aux  compresseurs volumétriques rotatifs, à grande  vitesse comportant un rotor muni de pales et  monté excentriquement dans un cylindre fixe  ou     stator.     



  Dans tous les types d'appareils connus,  dans lesquels les pales sont indépendantes et       soumïses    à l'action de la     force    centrifuge en  raison de leur rotation avec le rotor, la puis  sance, absorbée par le     frottement    de l'extré  mité des pales contre la paroi fixe du stator,       limite    fortement les vitesses     d'utilisation    pra  tique; l'usure des pales et l'échauffement des  parois, résultant du frottement atteignant à  grande     vitesse    des valeurs très élevées.  



  Il a été proposé et réalisé diverses solu  tions pour atténuer ces inconvénients et per  mettre l'élévation de la vitesse d'utilisation de       ces        compresseurs,;    mais aucune -de ces solu  tions n'a permis     d'arriver    au résultat désiré.  



  La. présente invention a pour but de remé  dier aux inconvénients mentionnés ci-dessus.    Le compresseur selon l'invention est ca  ractérisé en ce que la.     plus    grande     partie    de la  force     centrifuge,    provoquant l'application des  pales contre la paroi du stator, est absorbée  par une compression d'air, produite automa  tiquement par le mouvement -des pales dans  leurs logements du rotor et     déterminée    de ma  nière à maintenir le contact des     extrémités,des     pales avec la paroi du .stator pour assurer  l'étanchéité.  



  Le dessin .ci-joint     représente,    mais à titre  d'exemple seulement, une forme de réalisation  de l'invention dans son application à un com  presseur rotatif à huit pales,     équilibrées    deux  à deux.  



  La     fig.    1 est une vue -en coupe verticale       transversale    du -compresseur, suivant la ligne  1-1 -de la fi-. 2;  La     fig.    2 est une vue en coupe longitudi  nale, suivant la ligne brisée 2-2 de la     fig.    1  (la pale k     n'étant        toutefois    pas représentée  coupée);

        Les     fig.    3, 3a,     3b,    ,3c     représentent    séparé  ment     les    pales équilibrées, réunies deux à       -deux;     La     fig.    4 .représente, .en une vue en pers  pective, les pales après montage, emboîtées  l'une dans l'autre;  La     fig.    5 est une vue en     élévation,d-e    face  d'un -des plateaux     d'assemblage    et d'entraîne  ment des éléments composant le rotor;  La     fig.    6 est une vue en développement,  -de l'intérieur, d'un logement d'une pale;

    La     fig.    7 est une vue -de -détail, en coupe       transversale,    à échelle agrandie, d'une pale et  de son logement, et  La     fig.    8 est une vue correspondant à la       fig.    7, pour une autre position de la pale.  



  Le compresseur représenté comprend un  corps, formant     carter,    a, muni     d'ailettes    -de re  froidissement;     ce,carter    est     exécuté    -de préfé  rence -en un métal très bon     conducteur-    de la  chaleur, par exemple en un     alliage    d'alumi  nium ou de -magnésium; l'intérieur est     usiné     à un profil cylindrique.

   Dans ce     carter    est  ajusté, de façon très     exacte,    pour obtenir un  contact parfait, un fourreau mince, -de posi  tion fixe,     ai,    à très haute     résistance;    ce four  reau présente une     surface    extérieure cylindri  que et un alésage elliptique, se rapprochant  étroitement de la courbe théorique     décrite    par  les extrémités des pales     4u    rotor, de telle ma  nière qu'il n'existe, entre     -ce    fourreau et les  pales,

   que le jeu juste nécessaire pour la     di-          latation    des pales dans toutes les positions  qu'elles peuvent prendre pendant une révolu  tion complète. (Cette disposition -est décrite  dans 1e brevet ne     73'30-30    déposé -en France au  même nom le 7 mai 1.931 pour     "Perfectionne-          ments    aux compresseurs rotatifs à     palettes".)     La     surface    intérieure du stator est traitée de  manière à présenter une très grande dureté  superficielle,     afin    de diminuer le plus possible  le coefficient de frottement de     ,

  l'extrémité    -des  pales sur cette     surface.    Le fourreau a' est  maintenu et bloqué à l'aide     des    fonds b et     b'     de     fermeture    du compresseur et vis et bou  lons     b2,    uniformément répartis sur la circon  férence -du fond     b.,Sur    le pourtour du four  reau a' sont ménagés, aux endroits conve-         nables,    les     orifices    d'admission     u.2    et -de re  foulement     a3,    débouchant respectivement dans  la chambre d'admission et :dans la chambre de  refoulement du compresseur.  



  Le rotor .est constitué par des éléments. tu  bulaires profilés c, de .section transversale  triangulaire, en acier à haute résistance. Ces  éléments. sont assemblés par leurs extrémités,  parfaitement dressées et rectifiées., à l'aide  de deux plateaux en acier<I>d, d'</I> qui sont     em-          boîtés    et serrés sur une partie, emboutie et  très bien ajustée,     c',    ménagée à chaque extré  mité     .des    éléments tubulaires. La section       triangulaire    -de     -ces    éléments c permet d'obte  nir une construction très légère et très résis  tante du rotor.  



  L'assemblage des éléments c composant le  rotor est obtenu à l'aide .de grandes     vis    tabu  laires e,     vissées    en e' -dans le     plateau    d'entraî  nement d et dont la     tète    sphérique e\ est logée  dans un trou, de     profil        correspondant,        d=,    -du  plateau d'.

   Ces vis tubulaires e sont     soumises     à l'action de la force centrifuge pendant la ro  tation -du rotor; l'effort     -de    traction, exercé  par ces vis tubulaires sur les plateaux, résul  tant d'une légère     flexion    du corps de     ces    vis  qui se trouve dans le vide, produit un blocage       -des    plateaux<I>d, d'</I> contre les     éléments    emboî  tés c; constituant le rotor, et ceci d'une façon  d'autant plus énergique que la     vitesse    -du ro  tor est, elle-même plus élevée.  



  Des saillies ou nervures radiales     d3,    soi  gneusement usinées, sont réservées par frai  sage sur la     face    interne des -plateaux<I>d</I> -et<I>d';</I>  ces nervures     d3    assurent la répartition précise  des     éléments        triangulaires    c autour de     l'axe,du     rotor, ainsi qu'un     parallélisme        rigoureux        des-          faces    internes des parois adjacentes     c2    -dans.  chaque paire d'éléments juxtaposés     (fig.    7 et  8).

   Ces nervures radiales     d3    servent en outre  à entraîner .les éléments tubulaires triangu  laires c, entre lesquels elles sont engagées, .de  façon à produire le mouvement -de     rotation    du  rotor.  



  Le rotor est supporté par deux     roulements     à billes<I>f,<B>f</B>,</I>     maintenus    dans .les portées du       carter        ca;    l'un de ces     roulements    f     est    main  tenu en double butée, tant     dans    le     carter    a      que sur l'arbre g, afin de centrer longitudina  lement le rotor c et     d'éviter    le frottement des  plateaux d, d' sur les surfaces latérales -des  fonds b,     b'.    Des     bagues    de centrage     h,    munies  d'un épaulement, reposant contre les plateaux  d,

   dl servent d'appui aux éléments c du rotor  vers l'intérieur de celui-ci.  



  L'espace,     eampris    entre les parois paral  lèles     c2    de chaque paire d'éléments c     juxtapo-          s6s,    constitue un     logement    i pour une pale     l-          (fig.    7 et 8) ; la partie     .d'extrémité    extérieure  de     ce.    logement est     étranglée,    en il; d'autre  part, la partie     d'extrémité    intérieure de cha  que pale k est élargie, en     forme,de    piston, de  section     rectangulaire,    comme     représenté    en P.  



  Les     pale;    opposées sont reliées deux à  deux par un ou -deux bras, formant entre  toises,     k=        (fig.    3, 3a, 3b, 3c); dans le cas de  deux bras, la masse de ces     deux    bras. est égale  à la masse du bras     -unique.    Ces bras k 2     soit     établis de manière que le centre de     gravité    des       pal=s    coïncide aussi exactement que possible  avec le centre géométrique de la surface déve  loppée des pales.

   C'est le cas pour les pales     re-          présentées    sur les     fig.    3 ,et 3a, qui comportent  deux     bras-entretoises        le=,    disposés symétrique  ment par rapport à l'axe géométrique trans  versal de la pale. Pour les pales représentées  sur les fi-. 3b et 3c, le centre de gravité est  très légèrement désaxé, .du fait que le bras  unique     k2    est légèrement déporté latéralement  par rapport à l'axe     géométrique    transversal  de l'ensemble des deux pales.

   Pour faire  coïncider dans     ces    pales<B>(fi-,.</B> 3b et 3c), le cen  tre de gravité et le centre géométrique des  surfaces développées, on leste convenablement       ces    pales, par exemple par des     rivets    en  plomb,     k@,    placés en des endroits convenables,  du côté de l'axe géométrique transversal op  posé au     bras-entretoise        leû.    Ce même lest est  appliqué suivant l'axe géométrique transver  sal -des pales, sur     les    fi-.

   3 et     3a,    de façon à  obtenir des pièces en mouvement ayant des  masses rigoureusement équivalentes,     ce    qui  permet d'augmenter la précision -de l'appareil  en ce qui     concerne    la régularité -du frottement  de l'extrémité des pales sur la     paroi    du sta  tor.

           Les    huit pales, reliées ,deux à deux,     telles     que représentées sur les     fig.    3, 3a,     3b,        3c,    peu  vent être emboîtées ;à la main, pour former le  groupe représenté sur la     fig.    4;

   les distances  comprises entre les divers bras-entretoises     k2     sont établies de façon à permettre le passage  en diagonale<B>de</B> la deuxième pale     (fig.    3a)  dans la première pale     (fig.    3), et ensuite des  pales     (fig.    3b et     3c),    l'une après l'autre,     dans     l'ensemble formé par les .deux premières pale.,       (fig.    3 et 3a).  



  Pour le montage de l'ensemble; tous les       éléments    c 4u rotor étant montés sur le     pla-          teaud'entraînement    d, on glisse longitudina  lement le groupe des pales., montées comme  indiqué ci-dessus, dans, les logements ména  gés entre les éléments.     c,du    rotor. On     emboîte     ensuite le     plateau    dl et on bloque les deux  plateaux d,     d1        -contre    les extrémités des élé  ments c à l'aide des grandes vis tubulaires e.  



  Comme représenté     sur    les     fig.    3 et 4, il est  facile de     se    rendre compte que les     parties     d'extrémité intérieure élargies-     k',        renforcent     les pales k à l'endroit -des bras entretoises     k2,     rehaut deux -à.     -deux        des    pales opposées.  



  Ces parties élargies     k1    des pales sont ajus  tées entre les faces internes des parois     c2,    pa  rallèles deux à deux, -des     éléments    c du rotor       (fig.    7 et 8); chaque pale ne vient en contact  avec les parois -de son logement que par une       fraction    constante de sa     surface,    .de manière  à réduire le frottement de la pale sur     ces        pa:     rois, et à maintenir ce frottement à une va  leur constante;

   ceci permet de diminuer la va  leur des surfaces en contact     .entre    les éléments  c du rotor et les pales k, tout en assurant un  excellent     guidage    de ces dernières.  



  De     petites    rainures     c3,    creusées. dans la  face interne de la partie d'extrémité inté  rieure des parois     c2    des éléments du rotor,  constituent -des lumières, qui font communi  quer, lorsque la pale est complètement ren  trée, à l'intérieur de son     logement        (fig.    7), la  grande chambre,     ainsi    délimitée autour<B>-</B>-de  chaque pale dans son logement entre les deux  parois opposées     c2,    avec la, région axiale     l    du  compresseur, entre les extrémités intérieures  -des -éléments triangulaires c du rotor (fi,-.     1);

           cette région axiale l -est en communication  avec l'extérieur par les orifices m ménagés à  l'extrémité arrière du compresseur, :à travers  le plateau     d1    et la bague     h        (fig.    2).  



  De petites rainures obliques, calibrées,     c4,     sont ménagées dans la face     interne,de    la par  tie     d'extrémité    extérieure des parois     c2    -des  éléments c,     qui        délimite    la partie étranglée     i'     des     logements    i des pales; ces rainures sont  destinées à permettre la     .communication    entre       l'intérieur    .des logements i des pales et les  grandes chambres n de compression     (fig.    1).  



  La fil-. 6 représente en développement les  rainures     c3    et     c',    ménagées dans la face in  terne .des parois     c'    des éléments triangulaires.  



  Un tube de graissage o, passant suivant  l'axe du rotor par les .orifices     m,    à travers     @le     plateau dl et la bague     h,    amène le lubrifiant  tout près de la partie intérieure des pales,  dans la région axiale l -du compresseur.  



  Le fonctionnement est le suivant:  Le rotor et les pales tournant dans le sens  de la     flèche    (fi-. 1), de l'air est aspiré dans la  chambre d'admission .du compresseur par les  orifices     a2,    est comprimé par la rotation des  pales et la     variation    .de volume des cellules ou       cbambres        n,    et est refoulé par les orifices     a3     du compresseur.  



  Le déplacement des pales dans leur Io  g     o        ement        i        est        commandé        d'une        façon        positive     par la paroi du stator.

   Pendant ce     dèplace-          ment    des pales,     la,    partie d'extrémité inté  rieure élargie     k'    de chaque pale, formant pis  ton, crée, par suite des variations :de volume  produites dans la chambre, délimitée à. l'inté  rieur du logement     i    de la pale par ce piston,  tantôt une dépression, au moment du volume  maximum, tantôt une compression, pendant  la réduction de ce volume.

   Chaque fois que  la pale -considérée est revenue à fin de course  vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'axe du ro  tor, de l'air, à la pression atmosphérique, pé  nètre, de la zone     axiale    l du compresseur, par  les lumières     c3    à l'intérieur du logement i -de  la pale.

   Lorsque le sens de -déplacement -de  la pale est inversé, celle-ci s'éloignant de       l'axe    du rotor vers     l'extérieur,    le piston le"       ferme    d'abord     ces    lumières     c3,    et comprime    ensuite l'air ainsi admis dans la chambre,  dont le volume va en décroissant, formée par  le piston dans le logement i de la pale;     cette     compression dure jusqu'à ce que la pale se  trouve à fin de :course vers     l'extérieur.     



  La valeur de cette compression est limi  tée à l'aide d'une perte de -charge, créée par  les. petites rainures obliques calibrées     c4.    La  valeur .de la compression d'air effectuée, à  fin de ,course du piston     V,    dans la chambre de  volume minimum ménagée dans le logement  i de la. pale, est réglée de façon à absorber  presque en totalité, mais pas .de façon com  plète, l'action de la     force    centrifuge agissant  ,sur la. masse .de la. pale, qui se trouve à la       limite.d'excentrage    par     rapport    à l'axe de ro  tation du rotor, et cela au régime normal  d'utilisation.  



       L'absorption    de la presque totalité de la  force centrifuge, exercée sur la. pale, permet  à celle-ci de rester en contact avec la paroi  du stator, de façon à, assurer l'étanchéité, mais  avec une charge d'application     contre        cette     paroi, limitée à une très faible valeur.  



  On voit donc que, grâce à     cette    compres  sion d'air, convenablement calculée, par les  pales le dans leur logement, au cours de leur  déplacement vers l'extérieur, on peut, à l'aide  des     pertes    de charge, réglées par la section  des. rainures calibrées     c4,    réduire à une va  leur très faible le frottement .de l'extrémité  des pales contre la paroi du stator.     Ceoi    per  met d'élever les régimes d'utilisation prati  que du compresseur, tout en obtenant un  rendement mécanique élevé, pour un compres  seur à     palettes.     



  Le réglage de     l'absorption    de la plus  grande     partie    de la force     centrifuge,        exercée     sur la masse des pales, est     obtenu    par la dif  férence de -section entre la,     partie    principale  <I>le</I> ou corps. ,de la pale et sa     partie    d'extrémité  intérieure élargie     k'    en combinaison avec le  calibrage des rainures     c4,    qui délimite les  pertes de charge. On règle leur largeur pour  augmenter la valeur da     ces    pertes de charge,  afin -de réaliser l'équilibrage désiré pour le  régime d'utilisation normale choisi.

   Il est à  remarquer que le freinage ainsi obtenu     varie              dans    le même sens que la. force     centrifuge,          c'est-à-dire    que la vitesse.  



  Le fonctionnement des pales étant extrê  mement rapide     :dans    le temps, il est facile  d'obtenir, en régime permanent, une pression  de l'air, comprimé dans les petites chambres       délimitées    par le piston     7c.1    dans le logement  i de chaque. pale, toujours     supérieure    à. celle  existant dans les grandes cellules :de refou  lement     -n    :du :compresseur. La. compression  dans ces petites     -chambres    permet un écoule  ment d'air à travers les rainures calibrées     c4     vers. les cellules de refoulement, ce qui an  nule totalement les fuites dues au jeu des  pales     ,dans    le rotor.

   En outre, les pertes de  charge par les rainures. :calibrées     c4    consti  tuent un apport d'air supplémentaire :dans  les grandes cellules. de refoulement -du     coin-          presseur.     



  La zone de :dépression, créée dans la. ré  gion axiale l du rotor, permet le graissage  centrifuge :des pales à l'aide d'un brouillard  d'huile pulvérisée, grâce à. la. vitesse :d'écou  lement de l'air autour du tube de graissage  o, qui pourrait :d'ailleurs.     ,déboucher        :dans    un  dispositif de tubes Venturi, pour faciliter la  pulvérisation de l'huile.  



  Le graissage des pales :dans leurs glis  sières est effectué par la condensation du       brouillard    d'huile sur les surfaces. Les rai  nures obliques calibrées     c'    permettent égale  ment la. répartition uniforme du lubrifiant  sur toute la. longueur des pales.  



  Ce mode de= graissage assure une répar  tition parfaite :du lubrifiant et permet de ré  duire     eonsidérablement    le débit     d'huile    né  cessaire au graissage du     compresseur.     



  Le mode d'absorption de la force centri  fuge, agissant sur la masse :des pales, par     nia     freinage: pneumatique,     tel    que décrit     -ci-          dessus,    peut s'appliquer parfaitement à, tout  système de compresseur à. pales,     indépen-          dantes;    il suffit de calculer et établir en     con-          séquence    la section :des parties d'extrémité  intérieure élargies en forme :de piston     k1        :des     pales et celle des. rainures     c4,    déterminant  les     pertes    de charge.

      Les pales.     sont    faites en des matières pos  sédant une résistance mécanique suffisante,  mais une :densité extrêmement faible, par  exemple     des    alliages: de magnésium, ou du       eéloron    (résine synthétique avec armature  de toile), de la bakélite, dont les     :densités     sont respectivement     1,7-1,3,    ceci permet  d'abaisser la valeur     -de    l'effort centrifuge  exercé sur les pales.

   Pour     ;les    surfaces sou  mises au frottement, c'est-à-dire l'intérieur du  stator, et les parois du rotor     constituant    les  glissières de guidage des pales, on utilise .des  métaux à. haute     résistance,        traités    :de façon  à posséder une grande dureté superficielle.  



  Le mode de     montage.    des pales, tel que  décrit ci-dessus, peut s'appliquer aux com  presseurs. à :deux, quatre, six et huit pales;  il est évident qu'il y a. intérêt à employer le  plus. grand nombre possible de pales pour di  minuer la :différence entre les pressions ré  gnant dans les cellules de refoulement voi  sines :du .compresseur. Le montage à huit  pales présente     par    suite, sur les appareils  connus, munis de deux, quatre ou six pales,  l'avantage. de     :diminuer    les charges appli  quant les pales sur les surfaces.     :des    glissières.  



  Dans l'utilisation de     ce    compresseur à  des moteurs d'aviation, pour     maintenir,    aux  grandes altitudes, une pression :constante de  l'air aspiré par les pales à partir de la ré  gion axiale. du rotor, on peut     raccorder    à  celle-ci un tube, branché sur le refoulement  du compresseur et dans lequel est intercalé  un diaphragme     :détendeur,    assurant la pres  sion désirée. Cette disposition est     destinée    à  maintenir l'équilibrage de l'action. de la force  centrifuge, réalisé par     :compression    d'air par  les pales dans leurs logements.



  Rotary positive displacement compressor. The present invention relates to high-speed rotary positive-displacement compressors comprising a rotor provided with blades and mounted eccentrically in a fixed cylinder or stator.



  In all known types of apparatus, in which the blades are independent and subjected to the action of centrifugal force due to their rotation with the rotor, the power, absorbed by the friction of the end of the blades against the fixed wall of the stator greatly limits the speeds of practical use; the wear of the blades and the heating of the walls, resulting from the friction reaching very high values at high speed.



  Various solutions have been proposed and implemented to mitigate these drawbacks and allow the speed of use of these compressors to be increased; but none of these solutions made it possible to achieve the desired result.



  The object of the present invention is to remedy the drawbacks mentioned above. The compressor according to the invention is ca ractérisé in that the. most of the centrifugal force, causing the blades to apply against the stator wall, is absorbed by air compression, produced automatically by the movement of the blades in their rotor housings and determined to maintain the contact of the ends of the blades with the wall of the .stator to ensure tightness.



  The accompanying drawing represents, but by way of example only, an embodiment of the invention in its application to a rotary compressor with eight blades, balanced in pairs.



  Fig. 1 is a view -in transverse vertical section of the -compressor, along line 1-1 -of the fi-. 2; Fig. 2 is a longitudinal sectional view, taken along the broken line 2-2 of FIG. 1 (the blade k not however being shown cut off);

        Figs. 3, 3a, 3b,, 3c separately represent the balanced blades, joined together two by two; Fig. 4 .shows, in a perspective view, the blades after assembly, nested one inside the other; Fig. 5 is a front elevational view of an assembly and drive plates for the elements making up the rotor; Fig. 6 is a developing view, from the inside, of a housing of a blade;

    Fig. 7 is a detailed view, in cross section, on an enlarged scale, of a blade and its housing, and FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 7, for another position of the blade.



  The compressor shown comprises a body, forming a housing, a, provided with cooling fins; this casing is made - preferably - in a very good heat conductor metal, for example in an aluminum or magnesium alloy; the interior is machined to a cylindrical profile.

   In this casing is adjusted, in a very exact manner, to obtain perfect contact, a thin sheath, of a fixed position, ai, with very high resistance; this ring furnace has a cylindrical outer surface and an elliptical bore, closely approximating the theoretical curve described by the ends of the blades 4u the rotor, such that there is, between this sleeve and the blades,

   that the clearance just necessary for the expansion of the blades in all the positions which they can take during a complete revolution. (This arrangement is described in the patent no 73'30-30 filed in France with the same name on May 7, 1931 for "Improvements to rotary vane compressors".) The inner surface of the stator is treated so as to present a very high surface hardness, in order to reduce as much as possible the coefficient of friction of,

  the end of the blades on this surface. The sleeve a 'is maintained and locked using the compressor closing bottoms b and b' and screws and bolts b2, uniformly distributed over the circumference of the bottom b., On the perimeter of the furnace reau a 'are provided, in suitable places, the intake ports u.2 and -deflow a3, opening respectively into the intake chamber and: into the discharge chamber of the compressor.



  The rotor is made up of elements. you bular profiles c, of triangular cross section, in steel with high resistance. These elements. are assembled by their ends, perfectly straightened and rectified., using two steel plates <I> d, d '</I> which are interlocked and tightened on a part, pressed and very well adjusted, c ', provided at each extremity .des tubular elements. The triangular section of these elements allows a very light and very strong construction of the rotor to be obtained.



  The assembly of the elements c composing the rotor is obtained with the aid of large tabular screws e, screwed at e '-in the drive plate d and whose spherical head e \ is housed in a hole, corresponding profile, d =, -of the plate d '.

   These tubular screws e are subjected to the action of centrifugal force during the rotation of the rotor; the tensile force exerted by these tubular screws on the plates, resulting from a slight bending of the body of these screws which is in a vacuum, produces a blocking -of the plates <I> d, d '</ I> against nested elements c; constituting the rotor, and this in a manner which is all the more energetic as the speed of the rotor is itself higher.



  Protrusions or radial ribs d3, self-machined, are reserved by milling on the internal face of the -plateaux <I> d </I> -and <I> d '; </I> these ribs d3 ensure the precise distribution triangular elements c around the axis, the rotor, as well as a rigorous parallelism of the internal faces of the adjacent walls c2 -in. each pair of juxtaposed elements (fig. 7 and 8).

   These radial ribs d3 further serve to drive the triangular tubular elements c, between which they are engaged, so as to produce the rotational movement of the rotor.



  The rotor is supported by two ball bearings <I> f, <B> f </B>, </I> held in the seats of the casing AC; one of these bearings f is held in double abutment, both in the housing a and on the shaft g, in order to center the rotor c longitudinally and to avoid the friction of the plates d, d 'on the side surfaces - funds b, b '. Centering rings h, fitted with a shoulder, resting against the plates d,

   dl serve as a support for the elements c of the rotor towards the inside thereof.



  The space, eampris between the parallel walls c2 of each pair of juxtaposed elements c, constitutes a housing i for a blade l- (fig. 7 and 8); the outer end part of this. housing is strangled, in it; on the other hand, the inner end part of each blade k is widened, in the shape of a piston, of rectangular section, as shown in P.



  The pale; opposites are connected in pairs by one or two arms, forming between fathoms, k = (fig. 3, 3a, 3b, 3c); in the case of two arms, the mass of these two arms. is equal to the mass of the single arm. These arms k 2 are established so that the center of gravity of the pal = s coincides as exactly as possible with the geometric center of the developed surface of the blades.

   This is the case for the blades shown in FIGS. 3, and 3a, which comprise two spacer arms le =, arranged symmetrically with respect to the transverse geometric axis of the blade. For the blades shown on the fi-. 3b and 3c, the center of gravity is very slightly offset, .du fact that the single arm k2 is slightly offset laterally with respect to the transverse geometric axis of the assembly of the two blades.

   To make the center of gravity and the geometrical center of the developed surfaces coincide in these blades <B> (fi- ,. </B> 3b and 3c), these blades are suitably ballasted, for example by lead rivets, k @, placed in suitable places, on the side of the transverse geometrical axis op posed to the leû spacer arm. This same ballast is applied along the geometric axis transverse sal -des blades, on the fi.

   3 and 3a, so as to obtain moving parts having rigorously equivalent masses, which makes it possible to increase the precision of the apparatus as regards the regularity of the friction of the end of the blades on the wall of the sta tor.

           The eight blades, connected, two by two, as shown in FIGS. 3, 3a, 3b, 3c, can be nested; by hand, to form the group shown in fig. 4;

   the distances included between the various arms-spacers k2 are established so as to allow the diagonal passage <B> of </B> the second blade (fig. 3a) in the first blade (fig. 3), and then the blades (Fig. 3b and 3c), one after the other, in the assembly formed by the first two blades., (Fig. 3 and 3a).



  For the assembly of the whole; all the elements c 4u rotor being mounted on the drive plate d, the group of blades, mounted as indicated above, is slid longitudinally in the housings formed between the elements. c, of the rotor. The plate dl is then fitted together and the two plates d, d1 are blocked against the ends of the elements c using the large tubular screws e.



  As shown in Figs. 3 and 4, it is easy to see that the widened inner end parts - k ', reinforce the blades k at the location of the spacer arms k2, flange two - to. -two of opposite blades.



  These widened parts k1 of the blades are adjusted between the internal faces of the walls c2, pa ralleles two by two, elements c of the rotor (fig. 7 and 8); each blade comes into contact with the walls of its housing only by a constant fraction of its surface, so as to reduce the friction of the blade on these pa: kings, and to maintain this friction at a constant value;

   this makes it possible to reduce the value of the surfaces in contact between the elements c of the rotor and the blades k, while ensuring excellent guidance of the latter.



  Small c3 grooves, hollowed out. in the internal face of the internal end part of the walls c2 of the elements of the rotor, form openings which, when the blade is completely retracted, communicate inside its housing (fig. 7) , the large chamber, thus delimited around <B> - </B> -of each blade in its housing between the two opposite walls c2, with the, axial region l of the compressor, between the inner ends of -the triangular elements c of the rotor (fi, -. 1);

           this axial region l -est in communication with the outside through the orifices m formed at the rear end of the compressor,: through the plate d1 and the ring h (fig. 2).



  Small oblique grooves, calibrated, c4, are formed in the internal face, of the outer end part of the walls c2 - elements c, which delimits the constricted part i 'of the housing i of the blades; these grooves are intended to allow .communication between the interior .des housings i of the blades and the large compression chambers n (fig. 1).



  The thread-. 6 shows in development the grooves c3 and c ', formed in the internal face .des walls c' of the triangular elements.



  A lubrication tube o, passing along the axis of the rotor through the ports m, through the plate dl and the ring h, brings the lubricant very close to the inner part of the blades, in the axial region l -of the compressor .



  The operation is as follows: With the rotor and the blades rotating in the direction of the arrow (fig. 1), air is drawn into the intake chamber of the compressor through the ports a2, is compressed by the rotation of the blades and the variation .de volume of the cells or cbambres n, and is discharged through the orifices a3 of the compressor.



  The movement of the blades in their Io g o ement i is positively controlled by the wall of the stator.

   During this movement of the blades, the widened inner end portion k 'of each blade, forming the bottom, creates, as a result of volume variations produced in the chamber, delimited at. inside the housing i of the blade by this piston, sometimes a depression, at the time of maximum volume, sometimes a compression, during the reduction of this volume.

   Each time the blade - considered has returned to the end of its travel towards the interior, that is to say towards the axis of the rotor, of the air, at atmospheric pressure, penetrating, of the axial zone l of the compressor, by the lights c3 inside the housing i - of the blade.

   When the direction of -displacement -of the blade is reversed, the latter moving away from the axis of the rotor towards the outside, the piston first closes these openings c3, and then compresses the air thus admitted. in the chamber, whose volume decreases, formed by the piston in the housing i of the blade; this compression lasts until the blade is at the end of: outward stroke.



  The value of this compression is limited using a pressure drop, created by the. small oblique grooves calibrated c4. The value of the air compression performed, at the end of the stroke of the piston V, in the chamber of minimum volume provided in the housing i of the. blade, is adjusted so as to absorb almost all, but not .from a complete way, the action of the centrifugal force acting on the. mass .of the. blade, which is located at the limit of eccentricity with respect to the axis of rotation of the rotor, and that at normal operating speed.



       The absorption of almost all of the centrifugal force exerted on the. blade, allows the latter to remain in contact with the wall of the stator, so as to seal, but with an application load against this wall, limited to a very low value.



  It can therefore be seen that, thanks to this air compression, suitably calculated, by the blades 1c in their housing, during their outward movement, it is possible, using the pressure drops, adjusted by the section of. calibrated grooves c4, reduce the friction of the end of the blades against the wall of the stator to a very low value. This allows the operating speeds of the compressor to be increased, while obtaining high mechanical efficiency, for a vane compressor.



  The adjustment of the absorption of the greater part of the centrifugal force, exerted on the mass of the blades, is obtained by the dif ference of -section between the, main part <I> the </I> or body. , of the blade and its widened inner end portion k 'in combination with the calibration of the grooves c4, which delimits the pressure drops. Their width is adjusted to increase the value of these pressure drops, so as to achieve the desired balancing for the chosen normal use regime.

   It should be noted that the braking thus obtained varies in the same direction as the. centrifugal force, that is, speed.



  The operation of the blades being extremely fast: over time, it is easy to obtain, in steady state, a pressure of the air, compressed in the small chambers delimited by the piston 7c.1 in the housing i of each. pale, always greater than. that existing in the large cells: of discharge -n: of: compressor. The compression in these small chambers allows air flow through the calibrated grooves c4 to. the discharge cells, which completely eliminates the leaks due to blade play in the rotor.

   In addition, the pressure drops through the grooves. : calibrated c4 constitute an additional air supply: in large cells. -from the wedge-presser.



  The zone of: depression, created in the. axial region l of the rotor, allows centrifugal lubrication: of the blades using a spray of oil, thanks to. the. speed: of air flow around the lubricating tube o, which could: besides. , unblock: in a Venturi tube device, to facilitate spraying of the oil.



  The lubrication of the blades: in their slides is carried out by the condensation of the oil mist on the surfaces. The calibrated oblique grooves c 'also allow the. uniform distribution of lubricant over the entire. blade length.



  This mode of lubrication ensures perfect distribution of: lubricant and considerably reduces the flow of oil required for lubricating the compressor.



  The method of absorption of the centralized force, acting on the mass: of the blades, by nia braking: pneumatic, as described above, can be applied perfectly to any compressor system. blades, independent; it suffices to calculate and establish accordingly the section: of the widened inner end parts in the form of: piston k1: of the blades and that of. c4 grooves, determining the pressure drops.

      The blades. are made of materials having sufficient mechanical resistance, but an: extremely low density, for example alloys: of magnesium, or of eéloron (synthetic resin with fabric reinforcement), of bakelite, the densities of which are respectively 1 , 7-1.3, this makes it possible to lower the value of the centrifugal force exerted on the blades.

   For the surfaces subjected to friction, that is to say the interior of the stator, and the walls of the rotor constituting the guideways for guiding the blades, metals are used. high resistance, treated: so as to have a high surface hardness.



  The method of assembly. blades, as described above, can be applied to compressors. to: two, four, six and eight blades; it is obvious that there is. interest in employing the most. large possible number of blades to reduce the: difference between the pressures prevailing in the neighboring delivery cells: of the compressor. The eight-blade assembly therefore has the advantage on known devices fitted with two, four or six blades. to: reduce the loads applied by the blades to the surfaces. : slides.



  In the use of this compressor in aircraft engines, to maintain, at great altitudes, a constant pressure of the air drawn in by the blades from the axial region. rotor, a tube can be connected to it, connected to the compressor discharge and in which a diaphragm is interposed: pressure reducing valve, ensuring the desired pressure. This provision is intended to keep the action balanced. centrifugal force, produced by: air compression by the blades in their housings.

 

Claims (1)

REVENDICATION Compresseur volumétrique rotatif à grande vitesse, avec un rotor muni de pales et monté excentriquement :dans: un cylindre fixe ou .stator, caractérisé en ce que la plus grande partie de la force :centrifuge, provo quant l'application des pales -contre la paroi du stator, est absorbée par une compression :d'air, produite automatiquement par le mou vement : CLAIM High-speed rotary positive displacement compressor, with a rotor fitted with blades and mounted eccentrically: in: a fixed cylinder or .stator, characterized in that the greater part of the force: centrifugal, causing the application of the blades-against the stator wall is absorbed by compression: of air, produced automatically by movement: des pales dans leurs logements, du rotor et,déterminée ,da manière à maintenir le contact .des extrémités des. pales. avec la pa roi,du stator pour assurer l'étanchéité. of the blades in their housings, of the rotor and, determined, so as to maintain contact .des ends of. blades. with the pa king, the stator to ensure sealing. SOUS-REVENDICATIONS 1 Compresseur suivant la revendication, ca ractérisé en ce que chacune des pales ne vient en contact avec les parois de son loge ment que par une fraction constante -de sa surface, de manière à réduire le frottement de la pale sur ces parois, et à maitenir ce frottement à une valeur constante, en ce que la pale est élargie -en forme .de piston dans sa partie d'extrémité intérieure, et en ce que des rainures, ménagées dans la partie correspondante des parois du lo gement -de la pale, constituent odes lu mières permettant l'admission d'air, SUB-CLAIMS 1 Compressor according to claim, ca ractérisé in that each of the blades comes into contact with the walls of its housing only by a constant fraction of its surface, so as to reduce the friction of the blade on these walls , and to keep this friction at a constant value, in that the blade is widened -in the form of a piston in its inner end part, and in that grooves, formed in the corresponding part of the walls of the housing - of the blade, constitute light odes allowing the admission of air, à partir de la région axiale du rotor, dans ces logements, et la compression de cet air entre la partie d'extrémité intérieure élar gie -de la. pale et la partie -d'extrémité extérieure étranglée -du logement, lors du mouvement -de la pale vers l'extérieur. 2 Compresseur suivant la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que .des rainures, creusées dans la paroi des logements : from the axial region of the rotor, into these housings, and compressing this air between the widened inner end portion of the. blade and the portion -d'extrangled outer end -of the housing, during movement -of the blade outward. 2 Compressor according to claim and sub-claim 1, characterized in that. Grooves, hollowed out in the wall of the housings: des pales, à l'extrémité extérieure étranglée -de ces logements, permettent le refoulement, dans les cel lules du .compresseur, -de l'air comprimé par le déplacement -de la partie intérieure élargie -des pales, formant piston. blades at the constricted outer end -of these housings, allow the delivery, in the cells of the .compressor, -compressed air by the displacement -of the widened inner part -of the blades, forming a piston. 3 Compresseur suivant la revendication, ca ractérisé en ce qu'il est lubrifié par un lu brifiant, amené dans la zone axiale du ro tor, où il est aspiré et réparti sur toutes les surfaces des pales et .de leurs logements par la, dépression, produite par les dépla cements,des pales dans leurs logements. 4 Compresseur suivant la revendication, 3 Compressor according to claim, ca ractérisé in that it is lubricated by a lubricant, brought into the axial zone of the ro tor, where it is sucked and distributed over all surfaces of the blades and .de their housings by the vacuum, depression , produced by the movements of the blades in their housings. 4 Compressor according to claim, ca- raetéri.s6 ente que les pales sont équili brées par ce qu'on fait coïncider autant que possible le centre @de gravité de ces pales avec<B>l</B>e centre géométrique des sur faces -développées et on leste, en des en -droits appropriés, celles des pales qui ne possèdent pas cette coïncidence du centre -de gravité et du centre géométrique. ca- raetéri.s6 ente that the blades are balanced by making the center @ of gravity of these blades coincide as much as possible with <B> the </B> th geometric center of the developed surfaces and ballast , in appropriate places, those of the blades which do not have this coincidence of the center of gravity and the geometric center. 6 Compresseur suivant la revendication et la sous-revendication 4, carajetérisé en ce qu'on donne aux différentes pales la même masse, en employant la même quantité .de matière et -de lest dans la construction de chaque groupe de -deux pales équilibrées. 6 Compresseur suivant la revendication, ca ractérisé en ce que le rotor, avec les lo gements pour les pales, est constitué par des éléments tubulaires, de section trans versale triangulaire, très légers et un. mé tal à grande résistance. 6. Compressor according to claim and sub-claim 4, characterized in that the different blades are given the same mass, using the same amount of material and -de ballast in the construction of each group of -two balanced blades. 6 Compressor according to claim, ca ractérisé in that the rotor, with the housing for the blades, consists of tubular elements, of triangular cross section, very light and one. high resistance metal. 7 Compresseur suivant la revendication et la. sous-revendication 6, caractérisé en ce que ces éléments tubulaires du rotor sont centrés, maintenus et entraîné:, par des plateaux, tourillonnés dans le fond -du stator et.comportant, sur leur face interne, des nervures radiales, engagées entre ces éléments tubulaires. 7 Compressor according to claim and. Sub-claim 6, characterized in that these tubular elements of the rotor are centered, maintained and driven :, by plates, journaled in the bottom of the stator and bearing, on their internal face, radial ribs, engaged between these elements tubular. 8 Compresseur suivant la revendication et les sous-reveudications 6 et 7, caractérisé en -ce que ces éléments tubulaires du rotor sont assemblés par de longues vis tubu laires, vissées -dans l'un -des plateaux et montées dans l'autre plateau par leur tête. 9 Compresseur suivant la revendication, ca ractérisé en ce que les pales sont faites en des matières possédant une résistance mé canique suffisante avec une densité extrê mement faible. 8 Compressor according to claim and sub-reveudications 6 and 7, characterized in -that these tubular elements of the rotor are assembled by long tubular screws, screwed -in one-of the plates and mounted in the other plate by their head. 9. Compressor according to claim, characterized in that the blades are made of materials having sufficient mechanical strength with an extremely low density. 10 Compresseur suivant la revendication et la sous-revendication 9, caractérisé en ce que ces pales sont faites en des résines synthétiques. 11 Compressreur suivant la revendication, ca ractérisé :en ce que les surfaces inté rieures du stator, les parois -du rotor et: 10 Compressor according to claim and sub-claim 9, characterized in that these blades are made of synthetic resins. 11 Compressor according to claim, characterized: in that the internal surfaces of the stator, the walls of the rotor and: . les surfaces constituant les logements et les glissières de guidage -des pales, sur faces qui sont (soumises au frottement, sont constituées en des métaux @à grande résÎs- tance, traités de façon :à posséder une grande dureté superficielle. . the surfaces constituting the housings and the guide slides of the blades, on faces which are (subjected to friction, are made of high-strength metals, treated so as to have a high surface hardness.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1007468B (en) * 1953-02-26 1957-05-02 Rene Martial Georges Delafonta Rotary piston machine with sickle-shaped working area
US3112868A (en) * 1962-06-11 1963-12-03 Marcus W Hagen Fluid seal for rotor

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