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.