CH264085A - Machine utilisable comme pompe, compresseur ou moteur du type à engrenage hélicoïdal. - Google Patents

Machine utilisable comme pompe, compresseur ou moteur du type à engrenage hélicoïdal.

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CH264085A
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machine
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Moineau Societe D Expl Brevets
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Soc D Expl Des Brevets Moineau
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/10Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F01C1/107Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description


  Machine utilisable comme pompe, compresseur ou moteur du type  à engrenage hélicoïdal.    La présente invention a pour objet une  machine utilisable comme pompe, compresseur  ou moteur du type comprenant un engrenage       composé    de deux éléments hélicoïdaux dont  l'un est disposé à l'intérieur de l'autre, l'élé  ment externe ayant une dent hélicoïdale de       plus    que l'élément interne, dont chaque dent  est dans chaque section transversale constam  ment en contact avec l'élément externe, les  pas, constants ou non, étant pour chaque sec  tion droite dans le rapport des nombres de  dents.  



  Ces machines se composent généralement,  ainsi qu'il est connu, d'un stator solidaire du       carter    et contenant un rotor     entraîné    par un       flexible    ou un système de joints permettant.  au rotor de rouler dans le stator, les axes du  rotor et du stator, parallèles entre eux, ayant  une direction constante dans l'espace.  



  Suivant l'invention, le stator et le rotor  sont articulés chacun en un seul point. situé  sur l'axe correspondant dudit stator ou rotor,  les deux points d'articulation étant distincts,  de sorte que les deux axes du stator et du  rotor décrivent des cônes d'angles aux som  mets égaux.  



  Il en résulte une plus grande simplicité  de     construction,    des possibilités intéressantes       d'équilibrage    et d'aménagements.  



  Le     dessin    annexé, donné uniquement à titre  d'exemple, représente plusieurs formes d'exé  cution de l'objet de l'invention.    La     fig.    1 représente, en coupe longitudi  nale, une pompe dans laquelle les articula  tions du rotor et du stator sont situées res  pectivement à leurs extrémités opposées.  



  La     fig.    2 est un schéma destiné à aider à  l'étude théorique du fonctionnement de la  machine.  



  La     fig.    3 représente, en coupe longitudi  nale, une pompe dans laquelle l'articulation  du rotor est extérieure à la pompe.  



  La     fig.    4 représente, en coupe     Iongitudi-          nale,    une autre variante.  



  Suivant l'exemple d'exécution représenté  à. la fi-. 1, la machine, d'une construction  très simple, comporte un carter 1 avec cou  vercle 2, pourvus de raccords 3 et 1 destinés,  suivant le sens de     rotation,    l'un à. l'entrée du  fluide pompé (ou     eomprimé    et moteur), l'au  tre au départ du fluide refoulé (ou détendu).  A l'intérieur de ce carter est fixé un stator 5  en caoutchouc ou matière analogue, filé par  l'une de ses extrémités par une collerette 6,  serrée par les     goujons,        î    et les écrous S, entre  le carter 1 et le couvercle 2. La surface in  terne du stator 5 constitue à. la manière con  nue un élément. interne hélicoïdal d'engrenage.  



  Avec cet élément engrène     -Lui    rotor 9. Ce  rotor constitue un deuxième élément. hélicoïdal  d'engrenage roulant dans l'élément externe.  Comme connu, l'élément. externe 5 a     ime    dent  hélicoïdale de plus que l'élément interne 9,  dont chaque dent est, dans chaque section      transversale,     constamment    en contact avec  l'élément     externe;    les pas, constants ou non,  sont pour chaque section droite dans le rap  port des nombres de dents. Dans l'exemple de  la     fig.    1, l'élément externe est à     deux    dents et  l'élément interne à une.  



  Le rotor 9, qui pénètre dans le stator par       l'extrémité    de ce dernier opposée à la colle  rette de     fixation    6, est lui-même relié, à son       extrémité    extérieure au stator, par une ron  delle élastique collée 10, en caoutchouc ou ma  tière analogue, à un arbre 11. Cet arbre 11  est un arbre menant s'il s'agit d'une pompe  ou d'un compresseur, ou mené s'il s'agit d'un  moteur. L'arbre 11 traverse le carter 1 à tra  vers un presse-étoupe usuel 12 et est accouplé  d'une manière quelconque, en 13, soit avec un  arbre menant 14     (celui    d'un moteur électrique  15 par exemple), soit avec un arbre mené  (dans le cas où la machine fonctionne en  moteur).  



  Cette machine fonctionne à la manière  usuelle; par exemple, lors de son utilisation       comme    pompe, le rotor 9     entraîné    par l'arbre  11 roule dans le stator 5 avec lequel il en  grène et, suivant le sens de la rotation, il en  résulte une aspiration du     fluide    pompé par le  raccord 3 ou 4 et son     refoulement    sous pres  sion par l'autre de ces raccords.  



  Au     cours    de la rotation du rotor dans le       stator,    ce dernier peut osciller autour     dti    centre  A de la collerette et le rotor 9 autour du  centre B de la rondelle 10. Ces deux points A  et B sont,     dans    l'exemple représenté, situés  aux extrémités opposées respectivement du  stator et 'du rotor. Le mouvement relatif du  stator et du rotor est possible parce que là  où le rotor n'a pas de débattement, le stator  est libre d'en avoir, et là où le stator n'a pas       i    de     débattement,    le rotor en a un.  



  En effet, si on se reporte au schéma théo  rique de la     fig.    2 à     une    échelle plus grande  et sur laquelle ont été reportés les centres  d'oscillation<I>A et B,</I> si la machine est, par  exemple,     constituée    d'un élément d'engrenage  à une dent (rotor 9) engrenant avec un élé  ment     d'engrenage    à     deux    dents (le stator 5),  la section de l'ensemble de l'engrenage passant    par A est représentée par les deux cercles  primitifs<I>C et D</I> de centres A et E, les dia  mètres de ces cercles sont dans le rapport de  deux à un, la distance     A-E    étant égale à  l'excentricité.  



  On voit que quand le cercle D roule sans  glisser dans le cercle C, l'axe B -E décrit un  cône de sommet B et d'axe A-B. Si l'on con  sidère, de la même façon, une autre section  du stator, on aura les cercles primitifs C' et  D' de centres A' et E' et l'on voit que l'axe       A--A'    du     statôr    décrit un cône de sommet A  et d'axe A -B. Ces deux cônes ont même       demi-angle    au sommet z. On pourrait tracer  d'autres sections d'un côté ou de l'autre de  la collerette 6, par exemple les sections C"  et D", on constaterait toujours l'alignement  des sections dans ces mouvements coniques.  



  Le dispositif décrit permet donc bien un  roulement correct du rotor dans le stator et  ce malgré l'articulation par une extrémité  seulement du stator et du rotor, grâce au fait.  que les deux points d'articulation sont dis  tincts.  



  La     fig.    3 représente une variante d'exé  cution dans laquelle le centre d'oscillation B  du rotor 9 est situé en dehors de la pompe  et est     constitué    par     tui    joint de cardan ordi  naire 14 reliant l'arbre 17 qui prolonge di  rectement le rotor 9 à l'axe menant (ou mené)  14. L'arbre 17 du rotor traverse de part en  part, avec un certain jeu 18, un tube 19, au  quel     il    est relié en rotation au voisinage du  joint 16 par un petit manchon 20 en caout  chouc ou matière analogue. Le tube 19 tou  rillonne dans des roulements 21 et 22, portés  par une tête 23,     fixée    par une embase 24 sur  la paroi d'extrémité du carter 1.

   L'étanchéité  dudit carter est assurée, autour du tube 19,  par un presse-étoupe usuel 25     dans    lequel  ledit tube tourne rond.  



  Le manchon 20 assure l'étanchéité entre  l'arbre 17 et le tube et résiste, en outre, à la  poussée axiale éventuelle qui est reportée par  le tube 19 et les roulements 21, 22     sur    le sup  port 23 et le carter 1. Le manchon 20 permet,  de plus les légers déplacements radiaux de      l'arbre 17 dus à son mouvement conique de  sommet B.  



  On se reportera également à la fi-. 2 pour  étudier cette machine de la     fig.    3; les sections  représentées en<I>I</I> et<I>I'</I> sont les schémas des  sections correspondantes de la pompe situées  au-dessous d'elles.  



  On va montrer qu'en choisissant convena  blement. les caractéristiques de cette machine,  on peut lui donner un parfait, équilibre dyna  mique.  



  En effet, la somme<I>Fr</I> des forces centri  fuges appliquées au rotor 9 peut être consi  dérée comme résultant d'une masse unique     2n     appliquée en un point     cz    distant de<I>x</I> de l'axe       A-B    et égale à:    <I>Fr =</I>     MU"x       u étant la vitesse angulaire de l'axe du cône.

    De même, pour le stator 5, la somme     Fs          i    des forces centrifuges appliquées en     b    à la  distance y de l'axe     A-B    sera, étant donnée  la masse JI du stator    <I>FS =</I>     MUZy            Les    sommes     Fs    et Fr des forces centri  fuges sont toujours dans le même plan, celui  des deux axes     E-E'    et     A-@l'    et de directions  opposées.

   Pour que la machine soit équilibrée,  il faut et il suffit que ces deux sommes de  forces soient. dans le prolongement. l'une de  l'autre et que         naulx   <I>=</I>     Iizc,y     soit       nLx   <I>= My</I>    La vitesse u n'intervient pas. Le calcul  montre donc, et l'expérience confirme, que la  machine suivant la     fig.    3 est parfaitement  équilibrée avec un stator en caoutchouc et  un rotor par exemple en matière plastique ou  en ébonite, sous la seule réserve que la rela  tion     mx   <I>=</I>     11-y        ci-dessus    soit respectée.  



  La     fig.    4 représente une autre variante  d'exécution dans laquelle le centre d'oscilla  tion B du rotor est extérieur à la machine et  situé au centre d'un palier à rotule 26 qui  tient également la poussée axiale. Ce palier à  rotule 26 est constitué dans l'exemple par un    simple roulement à billes à bague sphérique,  mais il pourrait être     réalisé    de toute autre  manière. L'arbre creux de l'exemple précé  dent est supprimé et l'axe 17 du rotor 9  tourne directement dans un presse-étoupe 27.  Ce presse-étoupe 27 peut     suivre    les petits  mouvements coniques de l'arbre, car il est  relié au carter 1 par un élément tubulaire 28  élastique, par exemple en caoutchouc.

   Ceci  permet l'exécution d'un presse-étoupe 27 inté  ressant par son très petit diamètre. A titre  d'exemple également, la machine de la     fig.    4  est représentée munie d'un stator 5 en métal  relié et articulé au carter 1 par une collerette  6 élastique, en caoutchouc ou matière analo  gue, fixée sur lui par exemple à l'aide de  boulons 29 et d'écrous 30, et entre le carter  1 et le couvercle 2 par les goujons 7 et les  écrous 8.  



  Les conditions d'équilibrage sont les  mêmes que dans l'exemple de la     fig.    3 et le  calcul montre qu'un stator en acier et un  rotor en acier permettent un équilibrage par  fait.

Claims (1)

  1. REVENDICATION: Machine utilisable comme pompe, com presseur ou moteur du type comportant un engrenage composé de deux éléments hélicoï daux dont l'un est disposé à l'intérieur de l'autre, l'élément externe ou stator ayant. une dent hélicoïdale de plus que l'élément interne ou rotor, dont chaque dent. est dans chaque section transversale constamment. en contact avec l'élément externe, les pas étant pour cha que section droite dans le rapport, des nombres de dents, ladite machine étant caractérisée en ce que le stator et le rotor sont. articulés cha cun en un seul point situé sur leur axe corres pondant, les deux points d'articulation étant distincts, de sorte que les deux axes du stator et du rotor décrivent des cônes d'angles aux sommets égaux. SOUS-REVENDICATIONS: 1.
    Machine selon la revendication, dans laquelle les dimensions et les densités du stator et du rotor sont, choisies de facon que la somme des forces centrifuges qui leur sont appliquées, et qui sont opposées, soient égales et dans le prolongement l'une de l'autre. 2. Machine selon-la revendication, dans la quelle l'articulation du stator est constituée par -une collerette en matière élastique fai sant corps avec lui et figée au corps de la machine. 3. Machine selon la revendication, dans laquelle l'articulation du stator est constituée par une collerette élastique rapportée sur un stator. 4.
    Machine selon la sous-revendication 3, dans laquelle le stator est constitué en une matière élastique. 5. Machine selon la revendication, dans la quelle les deux points d'articulation sont si tués respectivement aux extrémités opposées du stator et du rotor et sont à l'intérieur du carter de la machine. 6. Machine selon la sous-revendication 5, dans laquelle le rotor est relié par une liaison élastique à un arbre tourillonnant dans un presse-étoupe. 7. Machine selon la revendication, dans la quelle l'articulation du rotor est située à l'extérieur du carter de la machine. 8.
    Machine selon la sous-revendication 7, dans laquelle l'arbre du rotor traverse longi tudinalement un tube auquel il est relié élasti- quement et ce tube tourne dans un presse- étoupe. 9. Machine selon la sous-revendication 7, dans laquelle l'articulation du rotor est cons tituée par un palier à rotule. 10. Machine selon la sous-revendication 9. dans laquelle un presse-étoupe enveloppe di rectement l'axe du rotor et est relié élastique- ment au corps de, la machine.
CH264085D 1946-12-17 1947-10-16 Machine utilisable comme pompe, compresseur ou moteur du type à engrenage hélicoïdal. CH264085A (fr)

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