Machine rotative volumétrique à liquide. La présente invention a pour objet une ir:aehine rotative volumétrique à liquide, qui peut être une pompe ou un moteur, compre nant au moins un groupe de rotors décalés ngulairement et tournant chacun dans une chambre d'un stator, la surface périphérique tic chaque rotor et la.
surface périphérique de la chambre correspondante délimitant entre elles au moins un espace qu'au moins un cou lisseau monté dans une fente radiale partage en deux cellules de volume variable durant une partie au moins de chaque tour de rotor, le tout. de manière qu'il 5 ait constamment au moins une cellule dont le volume diminue en communication avec un conduit d'évacuation et. au moins une cellule dont.
le volume auâ mente en communication avec un eonduit d'admission, machine caractérisée en ce que les profils des surfaces périphériques des rotors et des chambres, et le calage des rotors sont tels que la variation instantanée du vo lume variable total communiquant avec le conduit d'évaeuation, respectivement avec le conduit d'admission reste constante au cours Cie la rotation simultanée à. vitesse uniforme (les rotors.
Cette machine, fonctionnant comme pompe pourrait, par exemple, être utilisée pour la commande hydraulique d'une machine textile ou d'une machine à meuler de préci sion, cas dans lesquels la. caractéristique de débit constant présente -un avantage impor tant.
On a. représenté, à titre d'exemple, au dessin, deux formes d'exécution de la machine selon l'invention. Les fig. 1 à 6 représentent une première forme d'exécution constituée par une pompe; les fig. 1, 4 et 5 sont des coupes longitudinales de la pompe suivant les plans I-Ï, IV-IV, V-V de la fig:
2, tandis que les fig. 2 et 3 sont des coupes suivant les plans II-II et III-III de la fig. 1 et que la fig. 6 est une vue de face de l'un des deux rotors identiques.
La fig. 7 est un graphique indiquant la caractéristique du débit du fluide refoulé au moyen de la pompe représentée en fig. 1 à 6. Les fig. 8 à 13 représentent la deuxième forme d'exécution, également constituée par une pompe: la fig. 8 est une coupe longitudinale de cette pompe, les fig. 9, 10, 11 et 12 sont des coupes suivant les plaies IX-IX, X-X, XI-XI, XII-XII de la fig. 8. La fig. 13 est une vue de face de l'un des quatre rotors identiques.
La fig. 14 est un graphique don- i:ant. la caractéristique du débit obtenu. au moyen de la pompe des fig. 8 à 13.
Sur les différentes figures, les mêmes chif fres de référence désignent les mêmes organes ou des organes analogues.
Dans chaque forme d'exécution représen tée, 1 désigne l'arbre tourillonnant dans leg carters d'extrémité 2 et 3 du stator et sur lequel sont. calés des rotors semblabels 4 présentant un profil spécial décrit avec plus de détail ci-après, ces rotors étant, entourés par les éléments de stator 5 écarté; l'un de l'autre par un ou des disques d'espacement 6 et maintenus entre les carters d'extrémité. Les carters d'extrémité comportent. des dis ques 7 et le carter 2 une garniture d'étan chéité 8 pour l'arbre 1.
Les organes repré sentés sont maintenus assemblés par les bou lons 9, représentés dans les vues en coupe transversable mais supprimés pour plus de clarté dans les vues en coupe longitudinale. Ces boulons 9 transversent des ouvertures ménagées dans les carters d'extrémité 2-3, dans les disques 7, dans les éléments de stator 5 et dans le ou les disques d'espacement 6. L'alésage de chaque élément de stator 5 est de forme cylindrique circulaire, de sorte que chaque rotor tourne dans une chambre de section droite circulaire.
Dans la pompe des fig. 1 à 6, chacun des deux éléments de stator 5 comporte deux coulisseaux se faisant face en 10 et suspecti- bles de coulisser .dans des fentes radiales dia métralement opposées 11 de cet élément de stator et présentant chacun une rainure 12 dans sa face arrière. Ces coulisseaux s'ap puient constamment sur la surface périphéri que du rotor correspondant 4 sous l'action de la pression du liquide agissant sur leurs ex trémité extérieures par les rainures 12, avec l'aide éventuelle de ressorts, non représentés.
Comme on le voit clairement dans les vues en coupe transversable, le contour de la sec tion droite de chaque rotor est tel que ce rotor délimite avec la paroi de l'alésage de son élé- dent de stator deux espaces vides opposés s'étendant sur une partie de la circonférence.
Un canal d'admission du liquide 13 (fig. 2 et 4) est pratiqué suivant un diamètre du carter d'extrémité 3 et communique avec deux séries de canaux alignés et ménagés dans ce carter d'extrémité 3, dans le dis que correspondant 7, dans les éléments de stator 5 et dans le disque d'espacement 6, cet alignement de canaux formant ainsi deux admissions 14 pour le liquide, dis posées en des points opposés et dont chacune s'ouvre par des lumières radiales dans les alésages des éléments de stator 5 en avant des coulisseaux dans le sens (le la rotation de l'arbre 1.
Un canal d'évacuation du liquide est disposé diamétralement. dans le carter d'ex trémité 3 (fig. 2 et 5), ce canal communiquant avec deux passages opposés pour l'évacuation du liquide, comme représenté en 16, ces der niers passages s'ouvrant chacun par des lu mières radiales clans les alésages des éléments de stator 5 à l'arrière des coulisseaux.
Les deux rotors 4 sont décalés de 901, sur l'arbre 1.
On comprendra. que du moment. que cha que rotor 4 coopère avec deux coulisseaux 10 dont chacun est disposé entre une lumière d'admission de liquide et. une lumière d'éva cuation de liquide, il se forme deux capacités de refoulement identiques et deux capacités d'aspiration également identiques dans chaque stator, chaque capacité étant balayée deux fois pour chaque tour du rotor. Une telle dispo sition présente l'âvantage d'assurer automa tiquement l'équilibre hydraulique entre les rotors et l'arbre d'entraînement.
Le contour de la section droite de chaque rotor 4 comprend deux ares de cercle dia métralement opposés caca (fig. 6) s'étendant chacun sur 60 , et dont le rayon est égal au rayon de l'alésage de l'élément de stator 5. et deux ares de cercle diamétralement oppo sés b-b s'étendant. chacun sur 60 , et dont le rayon est moindre que celui des ares de cercle a-a, Les cordes de la deuxième paire d'arcs sont. disposées à 90 des cordes de la première paire.
Ces ares de cercle sont. rac cordés l'un à l'autre par des tronçons de cour bes tels que chaque coulisseau 10, passant de l'arc de cercle présentant un rayon donné à l'arc de cercle voisin présentant l'autre rayon, est amené à coulisser dans son évidement radial d'abord avec une accélération positive donnée, variant de la même façon pour tous les trongons, et qui peut être constante par exem ple, jusqu'à ce que le coulisseau ait atteint le point milieu entre les deux arcs de cercle cou- sidérés, et ensuite avec une accélération néga tive, donnée, variant de la. même façon pour tous les tronçons, jusqu'au moment. où le cou- lisseau atteint le second arc de cercle.
Il résulte de ceci qu'il y a toujours au moins deux cellules dont le volume diminue en com munication avec le canal 15 et au moins deux cellules dont le volume augmente en commu nication avec le canal 13. Il est facile de voir que dans ces conditions le débit instantané composé obtenu par la rotation des deux rotors complémentaires de la pompe sera cons tant. Ce débit ou ce déplacement apparait en fig. 7 sur laquelle on a porté les débits en ordonnées et le mouvement angulaire du rotor en abscisses. On voit qu'à chaque instant le débit composé ainsi obtenu est représenté par une ligne droite.
Autrement dit, la somme des ordonnées quelle que soit la valeur de l'abs- eisse est une constante.
La pompe à quatre rotors des fig. 8 à 13 est d'une manière générale semblable dans sa constitution à la pompe à deux rotors déjà décrite. Toutefois, l'ensemble des éléments de stator 5 et des disques d'espacement 6 est.
entouré par un manchon 6u et les éléments de stator 5, dont les alésages cylindriques sont de section circulaire présentent des rainures périphériques d'évacuation 16a communi Muant, d'une part, par les ouvertures radiales 16b avec les chambres dans lesquelles tournent les rotons 4 (fig. 9 à 12) et, d'autre part, avec les conduits d'évacuation 16.
Chaque rotor 4 est. à simple effet: et c'est pourquoi il n'est prévu qu'un coulisseau 10 pour chaque rotor, ce coulisseau coulissant dans une fente radiale de l'élément 5 correspondant et étant poussé contre le rotor par la pression du liquide et un ressort, comme précédemment. Le canal su périeur d'admission 14 (fig. 8 et 10) commu nique avec la première et la troisième cham bre du stator seulement (fig. 9 et 11) tandis que le canal d'admission inférieur 14 (fig. 8) communique avec la deuxième et la quatrième chambre du stator (fig. 6 et. 12).
Chaque chambre du stator est ainsi pourvue d'une lumière d'admission et d'une lumière de re foulement disposées de part et d'autre du coulisseau correspondant. Les rotors 4 sont décalés chacun de 180 par rapport à son voisin. Les quatre coulisseaiLx sont également décalés de 180 de l'un au suivant.
Le contour de la section droite de chaque rotor 4 comprend deux arcs de cercle diamé tralement opposés a-b (fig. 13) s'étendant chacun sur 90 dont l'un a un rayon égal à celui de la paroi de la chambre correspon dante et dont l'autre a un rayon plus petit.
Ces arcs de cercle sont raccordés l'un à l'autre par des tronçons de courbe c--c tels que cha que coulisseau 10 passant de l'arc de cercle présentant un premier rayon à l'arc de cercle présentant l'autre rayon soit obligé de se déplacer dans sa fente radiale d'abord avec une accélération positive qui peut être cons tante le cas échéant, jusqu'à ce qu'il arrive au point milieu entre les deux arcs de cercle, après quoi l'accélération devient négative avec une valeur absolue égale à celle qu'elle avait précédemment.
Il est facile de voir qu'à tout moment il y a. au moins deux cellules dont le volume diminue en communication avec l'évacuation et au moins deux cellules dont le volume augmente en communication avec l'admission. Dans ces conditions, le débit ins tantané combiné des quatre rotors de la pompe sera constant. On a figuré ce débit .en fig. 14 d'où il apparaît qu'à tout moment le débit total est représenté par une ligne droite, la somme des ordonnées pour toutes valeurs des abscisses étant une constante.
Dans une autre forme d'exécution, les rotors pourraient être circulaires et porter les cou- lisseaux, les parois périphériques des cham bres du stator recevant alors une forme ana logue à celle décrite ci-dessus pour assurer à tout moment un débit total uniforme.
Volumetric liquid rotary machine. The present invention relates to a liquid volumetric rotary rotor, which may be a pump or a motor, comprising at least one group of rotors regularly offset and each rotating in a chamber of a stator, the peripheral surface tic each rotor and the.
peripheral surface of the corresponding chamber delimiting between them at least one space which at least one slider mounted in a radial slot divides into two cells of variable volume during at least part of each revolution of the rotor, the whole. so that it always has at least one cell of decreasing volume in communication with an exhaust duct and. at least one cell including.
the volume auâ mente in communication with an intake duct, machine characterized in that the profiles of the peripheral surfaces of the rotors and the chambers, and the pitch of the rotors are such as the instantaneous variation of the total variable volume communicating with the duct of 'évaeuation, respectively with the intake duct remains constant during Cie simultaneous rotation. uniform speed (the rotors.
This machine, functioning as a pump, could, for example, be used for the hydraulic control of a textile machine or of a precision grinding machine, cases in which the. constant flow characteristic presents an important advantage.
We have. shown, by way of example, in the drawing, two embodiments of the machine according to the invention. Figs. 1 to 6 show a first embodiment consisting of a pump; figs. 1, 4 and 5 are longitudinal sections of the pump according to the planes I-Ï, IV-IV, V-V of fig:
2, while Figs. 2 and 3 are sections along the planes II-II and III-III of FIG. 1 and that fig. 6 is a front view of one of the two identical rotors.
Fig. 7 is a graph indicating the characteristic of the flow rate of the fluid delivered by means of the pump shown in FIG. 1 to 6. Figs. 8 to 13 show the second embodiment, also constituted by a pump: FIG. 8 is a longitudinal section of this pump, FIGS. 9, 10, 11 and 12 are sections along the wounds IX-IX, X-X, XI-XI, XII-XII of fig. 8. FIG. 13 is a front view of one of the four identical rotors.
Fig. 14 is a resulting graph. the characteristic of the flow obtained. by means of the pump of fig. 8 to 13.
In the various figures, the same reference figures denote the same members or similar members.
In each embodiment shown, 1 designates the journaling shaft in the end casings 2 and 3 of the stator and on which are. wedged similar rotors 4 having a special profile described in more detail below, these rotors being surrounded by the stator elements 5 separated; from one another by one or more spacing discs 6 and held between the end housings. End housings include. disks 7 and housing 2 a seal 8 for shaft 1.
The members shown are kept assembled by the bolts 9, shown in the cross-sectional views but removed for clarity in the longitudinal sectional views. These bolts 9 cross openings in the end housings 2-3, in the discs 7, in the stator elements 5 and in the spacer disc (s) 6. The bore of each stator element 5 is circular cylindrical shape, so that each rotor rotates in a chamber of circular cross section.
In the pump of fig. 1 to 6, each of the two stator elements 5 comprises two slides facing each other at 10 and suspected of sliding in dia metrally opposed radial slots 11 of this stator element and each having a groove 12 in its rear face. These slides are constantly supported on the peripheral surface of the corresponding rotor 4 under the action of the pressure of the liquid acting on their outer ends via the grooves 12, with the possible help of springs, not shown.
As can be seen clearly in the cross-sectional views, the contour of the right section of each rotor is such that this rotor delimits with the wall of the bore of its stator element two opposite empty spaces extending over part of the circumference.
A liquid inlet channel 13 (fig. 2 and 4) is formed along a diameter of the end casing 3 and communicates with two series of aligned channels and formed in this end casing 3, in the corresponding dis that 7 , in the stator elements 5 and in the spacing disc 6, this alignment of channels thus forming two inlets 14 for the liquid, arranged at opposite points and each of which opens by radial slots in the bores of the elements of stator 5 in front of the sliders in the direction (the rotation of shaft 1.
A liquid discharge channel is arranged diametrically. in the end casing 3 (fig. 2 and 5), this channel communicating with two opposite passages for the evacuation of the liquid, as shown at 16, these last passages each opening by radial lights in the bores of stator elements 5 at the rear of the slides.
The two rotors 4 are offset by 901, on shaft 1.
We will understand. that of the moment. that cha that rotor 4 cooperates with two slides 10 each of which is disposed between a liquid inlet port and. a liquid evacuation lumen, two identical discharge capacities and two equally identical suction capacities are formed in each stator, each capacity being scanned twice for each revolution of the rotor. Such an arrangement has the advantage of automatically ensuring the hydraulic balance between the rotors and the drive shaft.
The contour of the cross section of each rotor 4 comprises two diametrically opposed ares of circle (fig. 6) each extending over 60, and whose radius is equal to the radius of the bore of the stator element 5. and two ares of diametrically opposed circle extending bb. each over 60, and whose radius is less than that of the ares of circle a-a, The strings of the second pair of arcs are. arranged 90 from the strings of the first pair.
These circle ares are. connected to each other by curved sections such that each slide 10, passing from the arc of a circle having a given radius to the neighboring arc of a circle having the other radius, is caused to slide in its radial recess first with a given positive acceleration, varying in the same way for all the sections, and which can be constant for example, until the slide has reached the midpoint between the two arcs of a circle. - stunned, and then with a negative acceleration, given, varying from the. same way for all sections, until the moment. where the slide reaches the second circular arc.
It follows from this that there are always at least two cells whose volume decreases in communication with channel 15 and at least two cells whose volume increases in communication with channel 13. It is easy to see that in these conditions the compound instantaneous flow rate obtained by the rotation of the two complementary rotors of the pump will be constant. This flow or this displacement appears in fig. 7 on which we plotted the flow rates on the ordinate and the angular movement of the rotor on the abscissa. We see that at each instant the compound flow thus obtained is represented by a straight line.
In other words, the sum of the ordinates whatever the value of the abscess is a constant.
The four-rotor pump of fig. 8 to 13 is generally similar in constitution to the two-rotor pump already described. However, all of the stator elements 5 and the spacer discs 6 are.
surrounded by a sleeve 6u and the stator elements 5, whose cylindrical bores are of circular section have peripheral evacuation grooves 16a communicating, on the one hand, by the radial openings 16b with the chambers in which the rotons 4 rotate (fig. 9 to 12) and, on the other hand, with the exhaust ducts 16.
Each rotor 4 is. single-acting: and this is why only one slide 10 is provided for each rotor, this slide sliding in a radial slot of the corresponding element 5 and being pushed against the rotor by the pressure of the liquid and a spring , like before. The upper intake duct 14 (fig. 8 and 10) communicates with the first and third chamber of the stator only (fig. 9 and 11) while the lower intake duct 14 (fig. 8) communicates. with the second and fourth stator chamber (fig. 6 and. 12).
Each chamber of the stator is thus provided with an inlet port and a discharge port placed on either side of the corresponding slide. The rotors 4 are each offset by 180 relative to its neighbor. The four slides are also offset by 180 from one to the next.
The outline of the cross section of each rotor 4 comprises two diametrically opposed circular arcs ab (fig. 13) each extending over 90, one of which has a radius equal to that of the wall of the corresponding chamber and of which the other has a smaller radius.
These arcs of a circle are connected to each other by sections of curve c - c such that each slide 10 passing from the arc of a circle having one first radius to the arc of a circle having the other radius. is forced to move in its radial slot first with a positive acceleration which can be constant if necessary, until it arrives at the midpoint between the two arcs of a circle, after which the acceleration becomes negative with an absolute value equal to the one it had previously.
It is easy to see that at any time there is. at least two cells whose volume decreases in communication with the outlet and at least two cells whose volume increases in communication with the inlet. Under these conditions, the combined instantaneous flow of the four pump rotors will be constant. This flow has been shown in fig. 14 from where it appears that at any time the total flow is represented by a straight line, the sum of the ordinates for all values of the abscissa being a constant.
In another embodiment, the rotors could be circular and carry the slides, the peripheral walls of the chambers of the stator then receiving a shape similar to that described above to ensure a uniform total flow at all times.