Compresseur à piston tournant. L'objet de l'invention est un compresseur à piston tournant du type comportant un corps de compresseur à cavité cylindrique, dans l'intérieur duquel un piston cylindrique se meut, en adoptant une position excentrée par rapport à la cavité précitée, tandis qu'au moins une palette coulisse dans une mortaise radiale du corps, tout en restant en contact permanent avec le piston.
Le compresseur selon l'invention est ca ractérisé en ce que le piston est entraîné par des moyens solidaires angulairement de l'ar bre, mais mobiles dans un plan diamétral par rapport à lui, permettant un mouvement du piston vers la paroi de la cavité, jusqu'à en trer en contact avec elle.
Le dessin annexé représente quelques formes d'exécution d'un compresseur rotatif selon l'invention, données à titre d'exemples.
Les fig. 1 à 3 sont des coupes transver sales montrant diverses positions des organes intérieurs d'un compresseur selon une pre mière forme d'exécution.
La fig. 4 est une coupe semblable relative à un compresseur selon une seconde forme d'exécution, dont la fig. 5 montre en vue un organe particulier, la fig. 6 correspondant à la coupe VI-VI de la fig. 4.
Les fig. 7 .et 8 sont deux coupes transver sales d'un compresseur selon une troisième forme d'exécution, dont la fig. 9 représente la coupe IX-IX de la fig. 8.
Le compresseur représenté aux fig. 1 à 3 se compose d'un corps de compresseur 1 à ca vité cylindrique et dans l'intérieur duquel un piston cylindrique 2 tourne, entraîné par l'ar bre central 3 traversé diamétralement par une clavette 4, dont les extrémités sont engagées dans une bague 5.
La palette radiale se trouve en 6 et peut coulisser radialement dans la mortaise 7 du corps du compresseur, cette palette étant articulée en 8 au piston cylin drique avec lequel elle reste, de ce fait, en contact permanent; ainsi, le point d'une coupe transversale quelconque dudit piston qui coïncide avec le centre 8a de l'articulation 8 est astreint à ne se mouvoir que dans une di rection radiale en égard à l'arbre central 3. La clavette 4, qui attaque la bague 5 se lon un de ses diamètres, peut coulisser dans l'ouverture par laquelle elle traverse diamé tralement l'arbre central 3.
Un ressort de compression 4a est disposé autour de la cla vette 4, vers l'une de ses extrémités entre l'arbre 3 et la. bague 5, où il se trouve com primé. Ce ressort sollicite donc constamment la bague 5 à occuper une position excentrée déterminée par le contact du piston avec la paroi intérieure du cylindre (fig. 1 à 3).
Des deux côtés de la palette 6 se trou vent des ouvertures 9, 10 mettant l'intérieur du compresseur en communication avec l'exté rieur et servant, selon le sens de rotation de l'arbre central 3, l'une d'ouverture d'aspira tion et l'autre d'ouverture de refoulement Voici maintenant comment fonctionne le compresseur décrit: La force centrifuge due à la rotation de l'arbre central 3 exerce sur la bague 5 une action s'ajoutant à la force du ressort 4a pour appliquer le piston 2 contre la cavité cylin drique du corps du compresseur.
Les fig. 2 et 3 montrent. la clavette 4, la bague 5 et le piston 2 après une rotation de l'arbre 3 d'un quart et de trois quarts de tour dans le sens de la flèche 11.
On voit que le piston 2 prend tangentielle ment appui successivement contre toutes les génératrices de l'intérieur de la cavité susdite et cela dans un ordre correspondant au sens de rotation 11. Ainsi, dans urne position à peu près symétriquement inversée de celle de la fig. 2, les organes intérieurs du compres seur occuperont la position représentée à la fig. 3.
Il est clair qu'au cours de ce mouvement, le piston 2, la palette 6 et l'intérieur de la cavité cylindrique du corps du compresseur délimiteront deux chambres, dont l'une 12 ira en augmentant de volume, tandis que l'autre 13 ira, en diminuant de volume. L'ouverture 9 sera donc le côté d'aspiration du compres seur, par lequel la chambre 12 grandissante se remplira du fluide à pomper, et l'ouverture 10 sera l'ouverture de refoulement par la- quelle du fluide se trouvant. dans la chambre 13 par suite d'un cycle précédent sera expulsé vers l'extérieur.
L'étanchéité du joint obtenue entre le pis ton et le corps du compresseur dépend natu rellement de la pression avec laquelle ledit piston appuie contre l'intérieur de ce corps, pression qui dépend à son tour en première ligne de l'action centrifuge exercée sur le pis ton, donc de la vitesse de l'arbre central 3.
Si, pour une raison quelconque, la pres sion du fluide pompé devenait. excessive ou si, dans le cas d'un liquide, un coup de bé lier ou une action brutale analogue devait se produire, on voit qu'un retour en arrière du fluide pompé serait possible, car, sous la pres sion de ce dernier, le piston 2 peut se décoller momentanément. de la paroi intérieure de la cavité du corps du compresseur, obligeant la bague 5 à suivre ce mouvement. et la clavette 4 à coulisser dans l'ouverture diamétrale de l'arbre central 3.
C'est donc de l'équilibre ou du déséquilibre positif ou négatif entre l'ac tion centrifuge et la force du ressort, d'une part, et la pression du fluide pompé, d'autre part, que dépend le rendement du compres- seur qui, de ce fait, est extrêmement souple et ne nécessite l'adjonction d'aucun organe de sécurité destiné à parer à des surpressions.
De plus, on remarquera qu'à l'endroit où la bague 5 est au maximum de rapprochement de l'arbre 3, il existe, entre cette bague et cet arbre, un jeu suffisant pour compenser l'u sure due au frottement entre la paroi du pis ton et celle de la cavité cylindrique. Ainsi, l'usure est automatiquement compensée; l'é tanchéité du compresseur est donc rendue in dépendante de l'usure, ce qui est un avantage considérable.
La forme d'exécution selon les fig. 4 à 6 représente un autre mode de distribution du fluide pompé qui pénètre dans le compres seur par l'ouverture d'aspiration 9 et s'en échappe cette fois-ci par une ouverture d'é chappement 14 d'un disque 15 faisant corps avec l'arbre central 3. Au fur et à mesure de la diminution du volume de la chambre 13, le fluide sort de cette chambre par une ouver- Cure 16 traversant la paroi du piston 2 et si tuée au voisinage immédiat du point d'articu lation de ce dernier avec la palette 6. De là, comme on va le voir, le fluide peut passer dans une chambre de transfert 22 formée par l'espace compris entre la bague 5 et l'arbre 3.
Il est prévu à cet effet des logements 17 pra tiqués sur la surface extérieure de la bague 5 et des ouvertures 18 traversant la paroi de cette dernière. La fig. 5 montre en vue la ba gue 5 avec les logements 17 et les ouver tures 18.
Pendant une fraction de chaque tour de l'arbre 3, les logements 17 et l'ouverture 16 sont en coïncidence, ce qui permet le passage progressif du fluide comprimé, de la chambre 13 à la chambre de transfert, au fur et à me sure de la diminution du volume de la pre mière de ces chambres.
Cette disposition permet à la bague 5 d'agir comme tiroir à l'intérieur du piston 2, les logements 17 s'étendant sur un arc que l'on fera correspondre avec l'ouverture 16 pendant la période voulue. L'ouverture 14 du disque 15 est disposée de façon à ne coïncider avec l'embouchure du canal de refoulement 19 qu'après que les logements 17 et l'ouver ture 16 ont cessé de coïncider: ainsi, le dis que 15 constitue un obturateur s'opposant à tout retour du fluide pompé ayant déjà quitté le compresseur.
La fig. 6 qui indique comment le corps 1 du compresseur et les organes qu'il renferme sont serrés entre deux flasques 20 et 21, montre également qu'en faisant échapper le fluide pompé comme décrit, par l'intermé diaire de la chambre de transfert 22, on sup prime les risques de vide pour défaut d'étan chéité qui pourraient se produire dans le cas de la première forme d'exécution entre la chambre 13 où règne une surpression et l'es pace compris entre l'arbre et la bague et où ne règne alors aucune pression, contrairement à ce qui est le cas dans la deuxième forme d'exécution.
Le compresseur selon fig. 4 à 6 est muni du même dispositif de rattrapage automatique du jeu que celui selon les fig. 1 à 3, Dans le cas de la fig. 4, la palette 6 et la mortaise 7 constituent une pompe de grais sage. La palette 6 joue en effet le rôle de piston aspirant l'huile dans la mortaise 7 par un conduit 23 pourvu d'une soupape non re présentée. L'huile ainsi aspirée est refoulée dans un conduit 24 muni également d'une soupape non représentée. Ce conduit 24 amè nera l'huile aux différentes parties à lubri fier: palier, cylindre excentrique, etc. Un pe tit canal 25 est prévu longitudinalement dans la palette 6 pour permettre le graissage de l'articulation 8.
Le compresseur suivant les fig. 7 à 9 se distingue des formes d'exécution précédentes par le fait que le piston 2 et l'anneau 5, ser vant à son entraînement, sont constamment sollicités par un ressort 26 à venir occuper la position concentrique représentée sur la fig. 7. Le mouvement de l'arbre 3 est trans mis à ,l'anneau 5 par une clavette diamétrale 27, traversant librement cet arbre et dont les extrémités sont engagées dans l'anneau. Ce dernier porte également un pivot 28 autour duquel peut tourner une pièce 29 ayant la forme générale d'un V.
L'une des branches 30 de cette pièce ap puie constamment sur la périphérie de l'ar bre 3. L'autre branche 31 est pourvue à son extrémité libre d'une masselotte 32.
Un ressort 26 est disposé autour de la cla vette 27 de l'autre côté de l'arbre 3 par rap port au pivot 28. Ce ressort prend appui, d'une part, sur l'arbre et, d'antre part, sur l'anneau 5 en sollicitant constamment celui- ci vers le bas dans le cas, de la fig. 7. Une butée réglable 33 est prévue à l'intérieur de l'anneau 5. Elle est disposée de manière que le bras 30 soit en contact avec elle au mo: ment où l'anneau 5 est concentrique à l'ar bre 3.
Le fonctionnement du compresseur selon les fig. 7 à 9 est le suivant: Supposons qu'on parte de la position de repos représentée sur la fig. 7. Du fait de la liaison existant entre l'anneau 5 et l'arbre 3 par l'intermédiaire de la clavette 27, 1e seul mouvement permis à cet anneau par rapport à l'arbre est une translation parallèle à la ligne médiane de cette clavette.
La masselotte 32 a pour effet que le centre de gravité de l'ensemble formé par l'anneau 5 et la pièce 29 est excentrée par rapport à l'arbre lorsque les organes occupent la position indiquée sur la fig. 7. Sous l'ac tion de la force centrifuge, la masselotte 32 tend à s'écarter de l'axe de rotation. Toute fois, en raison du contact existant entre le bras 30 et l'arbre 3, l'ensemble formé par la pièce 29 et l'anneau 5 tend à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre autour de ce point de contact qui joue alors le rôle de centre instantané de rotation.
Du fait de la liaison indiquée plus haut, le pivot 28 se dé place sur une ligne parallèle à la ligne mé diane de la clavette en s'éloignant de l'arbre 3. Ce mouvement continue jusqu'au moment où le piston 2 vient en contact avec la paroi intérieure de la cavité cylindrique du corps du compresseur (fig. 8). Ce déplacement du pivot 28 est donc accompagné d'une transla tion de l'anneau 5 parallèlement à la ligne médiane de la. clavette, ce qui a pour résultat de comprimer le ressort 26.
Lorsque la. vitesse diminue, la tension du ressort sollicite l'anneau 5 à revenir en po sition initiale, c'est-à-dire fait tourner la pièce 29 jusqu'au moment on son bras 30 ren contre la butée 33.
Cette dernière forme d'exécution présente l'avantage de 'permettre le démarrage à vide du compresseur avec augmentation progres sive de la charge. Dans le cas des fig. 7 à 9, il pourrait être prévu des moyens pour régler à volonté de l'extérieur du compresseur l'ex centricité de l'anneau 5. Ces moyens pour raient consister, par exemple, en une pièce pourvue d'un plan incliné disposé à l'inté rieur de l'arbre 3, agissant sur la clavette 27, et déplaçable par l'intermédiaire d'une tige qui serait disposée à l'intérieur d'un évide ment longitudinal de l'arbre 3.
Dans ce cas, on prévoirait un ressort assez fort pour trans mettre la poussée d'un organe de commande extérieur à ladite tige, mais capable de céder en cas de surpression au refoulement.
Il est évident que l'on pourrait réaliser un compresseur formé de plusieurs éléments analogues à ceux représentés sur les fig. 1 à 6. Ces différents éléments seraient entraînés par un arbre commun par rapport auquel leur clavette 4 serait décalée d'un élément à l'au tre. Dans ce cas, on pourrait prévoir que les éléments voisins auraient des chambres de compression de différentes grandeurs et rece vant successivement le fluide, de façon à for mer un compresseur à plusieurs étages.
Au lieu que la clavette 4 traverse libre ment l'arbre 3, comme dans les exemples re présentés, ce qui permet, d'une part, le rattra page automatique de l'usure et, d'autre part, que le piston cède en cas de surpression au refoulement, on pourrait prévoir, notamment pour des compresseurs de puissance relative ment faible, la disposition suivante: la cla vette 4 serait pourvue d'un filetage sur le quel se visseraient un ou plusieurs écrous de blocage permettant de régler à volonté l'ex centricité de l'anneau 5.
Dans ce cas, le pis ton ne pourrait naturellement plus céder en cas de surpression et le rattrapage du jeu dû à' l'usure se ferait en changeant le réglage de l'excentricité.
Rotary piston compressor. The object of the invention is a rotary piston compressor of the type comprising a compressor body with a cylindrical cavity, in the interior of which a cylindrical piston moves, adopting an eccentric position with respect to the aforementioned cavity, while at least one pallet slides in a radial mortise of the body, while remaining in permanent contact with the piston.
The compressor according to the invention is characterized in that the piston is driven by means angularly integral with the shaft, but movable in a diametral plane relative to it, allowing movement of the piston towards the wall of the cavity, until it comes into contact with it.
The appended drawing shows some embodiments of a rotary compressor according to the invention, given by way of example.
Figs. 1 to 3 are dirty cross sections showing various positions of the internal parts of a compressor according to a first embodiment.
Fig. 4 is a similar section relating to a compressor according to a second embodiment, of which FIG. 5 shows a view of a particular member, FIG. 6 corresponding to section VI-VI of FIG. 4.
Figs. 7. And 8 are two dirty cross sections of a compressor according to a third embodiment, of which FIG. 9 shows the section IX-IX of FIG. 8.
The compressor shown in fig. 1 to 3 consists of a compressor body 1 with cylindrical ca vity and in the interior of which a cylindrical piston 2 rotates, driven by the central shaft 3 diametrically crossed by a key 4, the ends of which are engaged in a ring 5.
The radial pallet is located at 6 and can slide radially in the mortise 7 of the compressor body, this pallet being articulated at 8 to the cylindrical piston with which it remains, therefore, in permanent contact; thus, the point of any cross section of said piston which coincides with the center 8a of the articulation 8 is constrained to move only in a radial direction with respect to the central shaft 3. The key 4, which engages the ring 5, depending on one of its diameters, can slide in the opening through which it passes diametrically through the central shaft 3.
A compression spring 4a is disposed around the key 4, towards one of its ends between the shaft 3 and the. ring 5, where it is compressed. This spring therefore constantly urges the ring 5 to occupy an eccentric position determined by the contact of the piston with the inner wall of the cylinder (Fig. 1 to 3).
On both sides of the pallet 6 there are openings 9, 10 putting the inside of the compressor in communication with the outside and serving, depending on the direction of rotation of the central shaft 3, one of the opening d This is how the described compressor works: The centrifugal force due to the rotation of the central shaft 3 exerts on the ring 5 an action in addition to the force of the spring 4a for apply piston 2 against the cylindrical cavity of the compressor body.
Figs. 2 and 3 show. the key 4, the ring 5 and the piston 2 after a rotation of the shaft 3 of a quarter and three quarters of a turn in the direction of arrow 11.
It can be seen that the piston 2 bears tangentially successively against all the generatrices of the interior of the aforementioned cavity and that in an order corresponding to the direction of rotation 11. Thus, in a position more or less symmetrically reversed from that of FIG. . 2, the internal components of the compressor will occupy the position shown in FIG. 3.
It is clear that during this movement, the piston 2, the vane 6 and the interior of the cylindrical cavity of the compressor body will delimit two chambers, one of which 12 will increase in volume, while the other 13 will go, decreasing in volume. The opening 9 will therefore be the suction side of the compressor, through which the growing chamber 12 will fill with the fluid to be pumped, and the opening 10 will be the discharge opening through which the fluid is present. in chamber 13 as a result of a previous cycle will be expelled to the outside.
The tightness of the seal obtained between the bead and the body of the compressor naturally depends on the pressure with which said piston presses against the interior of this body, pressure which in turn depends in turn primarily on the centrifugal action exerted on the worst, therefore the speed of the central shaft 3.
If, for some reason, the pressure of the pumped fluid became. excessive or if, in the case of a liquid, a water hammer or a similar sudden action should occur, it can be seen that a reversal of the pumped fluid would be possible, since, under the pressure of the latter, piston 2 may momentarily detach. of the interior wall of the compressor body cavity, forcing the ring 5 to follow this movement. and the key 4 to slide in the diametrical opening of the central shaft 3.
It is therefore on the positive or negative balance or imbalance between the centrifugal action and the spring force, on the one hand, and the pressure of the pumped fluid, on the other hand, that the efficiency of the compressor depends. Seur which, therefore, is extremely flexible and does not require the addition of any safety device intended to deal with overpressures.
In addition, it will be noted that at the place where the ring 5 is at the maximum approximation of the shaft 3, there exists, between this ring and this shaft, sufficient play to compensate for the wear due to the friction between the shaft. wall of the udder and that of the cylindrical cavity. Thus, wear is automatically compensated; the tightness of the compressor is therefore made independent of wear, which is a considerable advantage.
The embodiment according to FIGS. 4 to 6 represent another method of distributing the pumped fluid which enters the compressor through the suction opening 9 and this time escapes through an exhaust opening 14 of a disc 15 forming the body. with the central shaft 3. As the volume of the chamber 13 decreases, the fluid leaves this chamber through an aperture 16 passing through the wall of the piston 2 and if killed in the immediate vicinity of the point of articu lation of the latter with the pallet 6. From there, as will be seen, the fluid can pass into a transfer chamber 22 formed by the space between the ring 5 and the shaft 3.
For this purpose, housings 17 are provided on the outer surface of the ring 5 and openings 18 passing through the wall of the latter. Fig. 5 shows a view of bay 5 with the housings 17 and the openings 18.
During a fraction of each revolution of the shaft 3, the housings 17 and the opening 16 are in coincidence, which allows the gradual passage of the compressed fluid, from the chamber 13 to the transfer chamber, as and when the decrease in the volume of the first of these chambers.
This arrangement allows the ring 5 to act as a slide inside the piston 2, the housings 17 extending over an arc which will be made to correspond with the opening 16 for the desired period. The opening 14 of the disc 15 is arranged so as to coincide with the mouth of the delivery channel 19 only after the housings 17 and the opening 16 have ceased to coincide: thus, the saying that 15 constitutes a shutter opposing any return of the pumped fluid that has already left the compressor.
Fig. 6 which indicates how the body 1 of the compressor and the components it contains are clamped between two flanges 20 and 21, also shows that by allowing the pumped fluid to escape as described, via the transfer chamber 22, the risk of a vacuum due to a lack of sealing which could occur in the case of the first embodiment is eliminated between the chamber 13 where there is an overpressure and the space between the shaft and the ring and where then no pressure reigns, unlike in the second embodiment.
The compressor according to fig. 4 to 6 is fitted with the same device for automatically adjusting the play as that according to FIGS. 1 to 3, In the case of fig. 4, the pallet 6 and the mortise 7 constitute a wise grease pump. The vane 6 indeed plays the role of a piston sucking the oil into the mortise 7 via a duct 23 provided with a valve not shown. The oil thus sucked in is discharged into a conduit 24 also provided with a valve, not shown. This pipe 24 will bring the oil to the various parts to be lubricated: bearing, eccentric cylinder, etc. A small channel 25 is provided longitudinally in the pallet 6 to allow lubrication of the joint 8.
The compressor according to fig. 7 to 9 differs from the previous embodiments by the fact that the piston 2 and the ring 5, serving to drive it, are constantly urged by a spring 26 to occupy the concentric position shown in FIG. 7. The movement of the shaft 3 is transmitted to the ring 5 by a diametrical key 27, freely crossing this shaft and the ends of which are engaged in the ring. The latter also carries a pivot 28 around which can rotate a part 29 having the general shape of a V.
One of the branches 30 of this part constantly rests on the periphery of the shaft 3. The other branch 31 is provided at its free end with a weight 32.
A spring 26 is disposed around the key 27 on the other side of the shaft 3 with respect to the pivot 28. This spring bears, on the one hand, on the shaft and, on the other hand, on the ring 5 by constantly urging the latter downwards in the case of FIG. 7. An adjustable stop 33 is provided inside the ring 5. It is arranged so that the arm 30 is in contact with it when the ring 5 is concentric with the shaft 3.
The operation of the compressor according to fig. 7 to 9 is the following: Let us assume that we start from the rest position shown in FIG. 7. Due to the connection existing between the ring 5 and the shaft 3 by means of the key 27, the only movement allowed to this ring relative to the shaft is a translation parallel to the center line of this. key.
The weight 32 has the effect that the center of gravity of the assembly formed by the ring 5 and the part 29 is eccentric with respect to the shaft when the members occupy the position indicated in FIG. 7. Under the action of centrifugal force, the weight 32 tends to move away from the axis of rotation. However, due to the contact existing between the arm 30 and the shaft 3, the assembly formed by the part 29 and the ring 5 tends to rotate clockwise around this point of contact which then plays the role of instantaneous center of rotation.
Due to the connection indicated above, the pivot 28 moves on a line parallel to the median line of the key away from the shaft 3. This movement continues until the moment when the piston 2 comes in. contact with the inner wall of the cylindrical cavity of the compressor body (fig. 8). This movement of the pivot 28 is therefore accompanied by a transla tion of the ring 5 parallel to the median line of the. key, which results in compressing the spring 26.
When the. speed decreases, the spring tension urges the ring 5 to return to the initial position, that is to say rotates the part 29 until its arm 30 meets the stop 33.
This latter embodiment has the advantage of 'allowing the compressor to be started without load with a progressive increase in the load. In the case of fig. 7 to 9, means could be provided for adjusting the eccentricity of the ring 5 at will from outside the compressor. These means could consist, for example, of a part provided with an inclined plane arranged at the interior of the shaft 3, acting on the key 27, and movable by means of a rod which would be arranged inside a longitudinal recess of the shaft 3.
In this case, there would be a spring strong enough to transmit the thrust of a control member external to said rod, but capable of yielding in the event of overpressure at the discharge.
It is obvious that one could achieve a compressor formed of several elements similar to those shown in FIGS. 1 to 6. These different elements would be driven by a common shaft relative to which their key 4 would be offset from one element to another. In this case, provision could be made for the neighboring elements to have compression chambers of different sizes and successively receiving the fluid, so as to form a multistage compressor.
Instead of the key 4 freely traversing the shaft 3, as in the examples shown, which allows, on the one hand, the automatic recovery page of wear and, on the other hand, that the piston gives way in In the event of overpressure at the discharge, the following arrangement could be provided, in particular for compressors of relatively low power: the key 4 would be provided with a thread onto which one or more locking nuts would be screwed, making it possible to adjust at will the eccentricity of the ring 5.
In this case, the udder could naturally no longer give way in the event of overpressure and the play due to wear would be taken up by changing the eccentricity setting.