Machine rotative à chambres de volume variable. La présente invention a pour objet une machine rotative à chambres de volume va riable assurant compression ou détente entre l'entrée et la sortie suivant le sens de rota tion.
Cette machine est constituée par au moins deux hélices sphériques de même pas vissées l'une dans l'autre, à centres confondus, déca lées l'une de l'autre d'un angle donné et dont les axes se croisent d'un angle tel que deux groupes de génératrices viennent en contact dans le plan de ces axes, une hélice sphérique étant un solide limité à, deux sphères concen triques et à deux surfaces coniques égales de même centre que les sphères, et engendrées chacune par une demi-droite qui tourne au tour d'un axe qu'elle rencontre et dont l'in clinaison sur cet axe varie proportionnelle ment à sa rotation autour de l'axe à partir d'une position origine,
les deux surfaces coni ques ayant même axe et étant décalées angu- lairement autour de cet axe pour laisser au solide l'épaisseur désirée.
Le dessin représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de chambres de volume variable de la machine rotative selon l'invention.
La fig. 1 montre l'une, et La fig. 2 l'autre de deux hélices sphéri ques; La fig. 3 montre ces deux hélices vissées l'une dans l'autre; La fig. 4 montre les hélices selon la fig. 3 montées, dans un carter; Les fig. 5 et 6 représentent deux autres formes d'exécution de chambres de volume variable.
Dans la construction selon les fig. 1 à 4, les chambres de volume variable de la ma chine rotative sont réalisées au moyen de deux hélices sphériques égales n'occupant qu'une portion de sphère, vissées l'une dans l'autre d'un angle donné (représentées ainsi avec leurs axes confondus fig. 3) et dont les axes sont amenés à former (fig. 4) un angle tel que deux groupes de génératrices viennent en contact dans le plan de ces axes. Les cham bres sont limitées, d'autre part, à des portions de sphères intérieure et extérieure formant carters solidaires des hélices.
Deux groupes de chambres sont ainsi obte nus complémentaires l'un de l'autre et admet tant un axe de symétrie qui est la bissectrice de l'angle des deux axes. Le volume de ces chambres croît du pôle vers l'équateur.
En liant la rotation des deux hélices au tour de leurs axes au moyen d-'une croix de Oldham, d'un joint de Cardan, d'un toc d'en traînement ou simplement de l'appui des génératrices en contact ou par tout autre moyen, les chambres se déplacent axialement en changeant de volume. En effet, pendant ce déplacement elles ne peuvent tourner, puisque les génératrices en contact restent dans le plan des deux axes. L'entrée et la sortie s'effectuent ainsi axialement suivant la même direction générale.
Au lieu de faire tourner hélices et axes, l'une d'elles peut être fixe et l'autre, sans tourner, animée d'un mouvement de circon volution conique par le coude d'un arbre formant bouton de manivelle incliné sur le quel l'hélice est folle (fig. 5). Dans ce cas, les chambres tournent de telle sorte qu'il y a un écoulement hélicoïdal. Comme il y a deux groupes de chambres, il y a normale ment deux entrées et deux sorties, mais ces entrées et ces sorties peuvent être réunies en une seule si les spires sont limitées au point qu'il n'y a, à chaque instant, qu'une chambre complètement fermée.
Les hélices peuvent être monopales, bi- pales, tripales, etc., multipliant ainsi les chambres.
L'application de cette machine à cham bres de volume variable s'étend à deux do maines: hydraulique et thermodynamique.
En hydraulique une chambre ne pourra rester close qu'un instant pour éviter l'éclate ment dû à l'incompressibilité des liquides. L'appareil se résumera à deux hélices assu rant une cloison étanche entre l'entrée et la sortie, cloison se déplaçant lorsque les hé lices tournent. Une nouvelle cloison se forme à l'instant où s'entr'ouvre la précédente.
Il suffit pour cela de limiter la longueur des spires à â oz si les hélices sont monopales et égales ou si elles sont inégales à l'une à 2 n, l'autre à 4 n. Pour les bipales égales, il faudra limiter les spires à 5 , etc.
Le sens de rotation et le sens des hélices déterminent le sens dans lequel le liquide traverse l'appareil.
Les principales applications seront les pompes, les propulseurs, les moteurs, les compteurs.
En thermodynamique les pressions s'é tagent dans les chambres depuis l'équateur jusqu'au pôle. Pour obtenir de grands taux de compression, on pourra associer deux sys tèmes de chambres (fig. 6) comportant mêmes axes, même centre, même pas, mais li mités à des sphères de rayons différents; leurs débits par tour deviennent très différents et le taux de compression qui est le rapport des débit volumétriques d'entrée et de sor tie peut être très grand. Les principales applications seront les compresseurs, les pompes à vide, les moteurs à vapeur, à air comprimé; un compresseur associé à une chambre de combustion et à un récepteur moteur constituerait un groupe moteur à combustion.
Rotary machine with variable volume chambers. The present invention relates to a rotary machine with chambers of variable volume providing compression or relaxation between the inlet and the outlet according to the direction of rotation.
This machine consists of at least two spherical propellers of the same pitch screwed into each other, at coincident centers, offset from each other by a given angle and whose axes cross at an angle. such that two groups of generatrices come into contact in the plane of these axes, a spherical helix being a solid limited to, two concen tric spheres and two equal conical surfaces with the same center as the spheres, and each generated by a half-line which rotates around an axis which it meets and whose inclination on this axis varies proportional to its rotation around the axis from an origin position,
the two conical surfaces having the same axis and being angularly offset around this axis to leave the desired thickness to the solid.
The drawing represents, by way of example, some embodiments of chambers of variable volume of the rotary machine according to the invention.
Fig. 1 shows one, and FIG. 2 the other of two spherical helices; Fig. 3 shows these two propellers screwed into one another; Fig. 4 shows the propellers according to fig. 3 mounted, in a housing; Figs. 5 and 6 show two other embodiments of chambers of variable volume.
In the construction according to fig. 1 to 4, the chambers of variable volume of the rotary machine are produced by means of two equal spherical propellers occupying only a portion of a sphere, screwed into each other at a given angle (represented thus with their axes coincide (Fig. 3) and whose axes are caused to form (Fig. 4) an angle such that two groups of generators come into contact in the plane of these axes. The chambers are limited, on the other hand, to portions of inner and outer spheres forming integral casings of the propellers.
Two groups of chambers are thus obtained complementary to each other and admits both an axis of symmetry which is the bisector of the angle of the two axes. The volume of these chambers increases from the pole to the equator.
By linking the rotation of the two propellers around their axes by means of an Oldham cross, a Cardan joint, a dragging knock or simply the support of the generators in contact or by any alternatively, the chambers move axially by changing volume. Indeed, during this displacement they cannot rotate, since the generators in contact remain in the plane of the two axes. The entry and exit are thus effected axially in the same general direction.
Instead of rotating propellers and axes, one of them can be fixed and the other, without rotating, animated by a conical circumvolution movement by the bend of a shaft forming an inclined crank knob on which the propeller is crazy (fig. 5). In this case, the chambers rotate so that there is a helical flow. As there are two groups of chambers, there are normally two inlets and two outlets, but these inlets and outlets can be combined into one if the turns are so limited that there is, at any time , than a completely closed bedroom.
The propellers can be single-bladed, two-bladed, three-bladed, etc., thus multiplying the chambers.
The application of this variable-volume chamber machine extends to two areas: hydraulic and thermodynamic.
In hydraulics, a chamber can only remain closed for a moment to avoid bursting due to the incompressibility of liquids. The apparatus will be reduced to two propellers ensuring a watertight partition between the inlet and the outlet, a partition moving when the propellers turn. A new partition is formed the instant the previous one opens.
It suffices for this to limit the length of the turns to ½ oz if the propellers are single-bladed and equal or if they are unequal to one at 2 n, the other at 4 n. For equal two-blades, it will be necessary to limit the turns to 5, etc.
The direction of rotation and the direction of the propellers determine the direction in which the liquid passes through the device.
The main applications will be pumps, thrusters, motors, meters.
In thermodynamics, the pressures vary in the chambers from the equator to the pole. To obtain large compression ratios, two chamber systems (fig. 6) can be associated with the same axes, the same center, not even, but limited to spheres of different radii; their flow rates per revolution become very different and the compression ratio which is the ratio of the input and output volumetric flow rates can be very large. The main applications will be compressors, vacuum pumps, steam engines, compressed air; a compressor associated with a combustion chamber and an engine receiver would constitute a combustion engine unit.