Machine volumétrique rotative La présente invention a pour objet une machine volumétrique rotative susceptible de constituer soit une pompe, soit un compresseur, soit une turbine, soit un moteur. Cette machine est caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un bâti dans lequel sont alésés deux logements cylindriques désaxés présentant cha cun deux gorges annulaires diamétralement oppo sées, par un rotor formé de deux tambours tournant l'un contre l'autre, sans jeu, dans lesdits logements et d'un piston engagé simultanément dans deux rai nures orthogonales pratiquées respectivement dans les deux faces adjacentes des tambours et délimitant avec ces rainures quatre chambres opposées deux à deux qui débouchent respectivement dans les quatre gorges susmentionnées,
le tout de manière que la ro tation du rotor provoque un mouvement de va-et- vient du piston dans les deux dites rainures au cours duquel les volumes des quatre chambres varient périodiquement, les changements de sens de ces variations coïncidant avec le passage des chambres d'une gorge à l'autre, de sorte que deux gorges sont constamment en relation avec des chambres dont le volume diminue et les deux autres constamment en relation avec des chambres dont le volume croît. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention cons tituant une pompe.
La fig. 1 en est une coupe axiale par un plan vertical ; la fia. 2 une coupe axiale par la ligne II-11 de la fig. 1 ; les fig. 3 et 4 deux coupes trans versales par les lignes III-III et IV-IV de la fig. 1. Les fig. 5 à 8 illustrent le fonctionnement de la pompe. La pompe représentée comprend un corps 10 dans lequel tourne un rotor 11 calé sur un arbre 12 accouplé à une poulie d'entraînement 13.
Le corps 10 de la pompe est formé de deux parties 10a et 10b assemblées l'une à l'autre par des vis 14. Ces deux parties sont en contact par deux faces planes dans lesquelles ont été alésés deux loge ments cylindriques parallèles, désaxés dans le plan horizontal.
Le rotor est formé par deux tambours 15 et 16 tournant sans jeu dans ces logements. Ces tambours sont reliés l'un à l'autre par un accouplement com prenant un piston prismatique 17 engagé simulta nément dans deux rainures orthogonales 18 et 19 pratiquées dans les faces adjacentes des deux tam bours.
Par suite du désaxement des tambours, le piston 17 se meut le long des rainures 18 et 19 lorsque le rotor est déplacé angulairement en provoquant une variation volumétrique des chambres que ce piston délimite avec les rainures 18 et 19 et les faces adja centes des tambours. En particulier, si le rotor tourne, le piston effectue un mouvement de va-et-vient au cours duquel le volume de ces chambres, désignées par<I>a, b, c et d,</I> croit et décroit périodiquement.
Les parois des logements des tambours présen tent quatre gorges 20, 21, 22 et 23 diamétralement opposées deux à deux. Ces gorges sont situées de telle manière qu'elles communiquent successivement, lors de la rotation du rotor, avec les chambres<I>a, b,</I> <I>c et d.</I> Elles sont dimensionnées de façon à commu niquer avec des chambres pendant toute la durée au cours de laquelle le volume de ces dernières décroît ou inversement pendant toute la durée où ce volume croît.
Ces gorges, qui sont séparées par un espace égal à la largeur des rainures 18 et 19 pour éviter d'être mises en communication lorsque le piston inverse son mouvement dans une des rainures, sont reliées à quatre trous transversaux 24, 25, 26 et 27 tra versant de part en part le corps de la pompe.
Ces quatre trous sont reliés diagonalement par deux canaux 28 et 29 chevauchant les parties 10a et 10b du corps de la pompe. Leurs embouchures, qui sont taraudées, peuvent être obturées par des bouchons filetés qui n'ont pas été représentés au dessin.
La pompe est mise en état de marche en vissant les conduits d'amenée et de refoulement dans deux embouchures communiquant, par l'intermédiaire des gorges 20, 21, 22 et 23, avec des chambres oppo sées, et en obturant les autres embouchures ou en les reliant de façon appropriée.
Le fonctionnement de la pompe décrite est le suivant Supposons que le rotor se trouve dans l'état dans lequel il est représenté à la fig. 5 et qu'il tourne dans le sens de la flèche f1. Dans cet état, le piston est à une extrémité de sa course dans la rainure 18 et au milieu de sa course dans la rainure 19. Les chambres a et c sont fermées, tandis que les chambres<I>b</I> et<I>d</I> débouchent au milieu des gorges 20 et 21.
Pendant le huitième de tour que le rotor doit effectuer pour se trouver dans l'état de la pompe représentée à la fig. 6, le piston 17 se déplace dans les rainures 18 et 19 dans le sens des flèches tracées sur cette figure. Au cours de son mouvement, il aspire du liquide dans les chambres<I>a</I> et<I>d</I> et refoule celui qui remplit les chambres b et c. Pendant cette période les chambres<I>a</I> et<I>d</I> sont en communication respective avec les gorges 22 et 21 qui sont reliées par le canal 28, tandis que les chambres b et c sont reliées avec les gorges 20 et 23 qui sont en com munication par le canal 29. Les trous 26 et 25 cons tituent donc des conduits d'aspiration, alors que les trous 24 et 27 constituent des conduits de refou lement.
Durant le huitième de tour suivant qui amène le rotor dans la position qu'il occupe à la fig. 7, le piston travaille exactement de la même façon que pendant le huitième de tour précédent, la seule dif férence réside dans le fait que le piston arrive à la fin des courses dans la rainure 19, tandis qu'il atteint le milieu de sa course dans la rainure 18.
Au cours du huitième de tour suivant qui amène le rotor dans l'état dans lequel il est représenté à la fig. 8, le piston continue à aspirer du liquide dans la chambre a et à en refouler dans la cham bre c. En revanche, les rôles des chambres<I>b et d</I> sont permutés puisque le volume de la première croît et le volume de la seconde décroît à partir du début de cette période. Toutefois, le sens du dé placement du liquide dans les gorges n'a pas changé.
Enfin, pendant le huitième de tour que le rotor doit effectuer pour avoir tourné d'un demi-tour au total à partir de la position angulaire qu'il occupe à la fig. 5, le piston continue à aspirer du liquide dans les chambres<I>a</I> et<I>b</I> et à en refouler dans les chambres<I>c et d.</I>
Si l'on continuait à suivre le mouvement du piston, on constaterait que les chambres a et c chan gent de rôle comme les chambres<I>b</I> et<I>d</I> à chaque tour du rotor, c'est-à-dire que l'aspiration du liquide s'opère toujours par l'intermédiaire des gorges 21 et 22 et le refoulement par l'entremise des gorges 20 et 23 si la pompe tourne dans le sens f, Ces rôles seraient renversés si la pompe tournait dans le sens inverse de cette flèche.
La pompe fonctionne à débit constant, mais si l'on désire augmenter la pression de sortie du liquide, on peut mettre en série une embouchure d'un trou de refoulement avec une embouchure d'un trou d'aspiration. On peut aussi utiliser plusieurs embou chures pour l'admission du liquide et un nombre d'embouchures égal pour le refoulement.
En variante, les deux parties du stator pour raient être fixées par un dispositif permettant de les faire coulisser, l'une par rapport à l'autre, dans le plan de désaxement des tambours de manière à pouvoir faire varier la course du piston dans les deux rainures et le débit de la pompe, sans modifier la vitesse de rotation du rotor.
The present invention relates to a rotary positive displacement machine capable of constituting either a pump, or a compressor, or a turbine, or an engine. This machine is characterized by the fact that it is constituted by a frame in which are bored two offset cylindrical housings each having two diametrically opposed annular grooves, by a rotor formed of two drums rotating one against the other, without clearance, in said housings and of a piston engaged simultaneously in two orthogonal grooves formed respectively in the two adjacent faces of the drums and delimiting with these grooves four opposing chambers in pairs which open respectively into the four above-mentioned grooves,
the whole in such a way that the rotation of the rotor causes a reciprocating movement of the piston in the two said grooves during which the volumes of the four chambers vary periodically, the changes of direction of these variations coinciding with the passage of the chambers from one groove to the other, so that two grooves are constantly in relation with chambers whose volume decreases and the other two constantly in relation with chambers whose volume increases. The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention constituting a pump.
Fig. 1 is an axial section through a vertical plane; the fia. 2 an axial section through the line II-11 of FIG. 1; figs. 3 and 4 two transverse sections through lines III-III and IV-IV of fig. 1. Figs. 5 to 8 illustrate the operation of the pump. The pump shown comprises a body 10 in which rotates a rotor 11 wedged on a shaft 12 coupled to a drive pulley 13.
The body 10 of the pump is formed of two parts 10a and 10b assembled together by screws 14. These two parts are in contact by two plane faces in which two parallel cylindrical housings have been bored, offset in the horizontal plane.
The rotor is formed by two drums 15 and 16 rotating without play in these housings. These drums are connected to each other by a coupling comprising a prismatic piston 17 simultaneously engaged in two orthogonal grooves 18 and 19 made in the adjacent faces of the two drums.
As a result of the misalignment of the drums, the piston 17 moves along the grooves 18 and 19 when the rotor is moved angularly, causing a volumetric variation of the chambers that this piston delimits with the grooves 18 and 19 and the adjacent faces of the drums. In particular, if the rotor turns, the piston performs a reciprocating movement during which the volume of these chambers, designated by <I> a, b, c and d, </I> increases and decreases periodically.
The walls of the housing of the drums have four grooves 20, 21, 22 and 23 diametrically opposed in pairs. These grooves are located in such a way that they communicate successively, during the rotation of the rotor, with the chambers <I> a, b, </I> <I> c and d. </I> They are dimensioned so in communicating with rooms throughout the duration during which the volume of the latter decreases or vice versa during the entire duration during which this volume increases.
These grooves, which are separated by a space equal to the width of the grooves 18 and 19 to avoid being placed in communication when the piston reverses its movement in one of the grooves, are connected to four transverse holes 24, 25, 26 and 27 through the pump body right through.
These four holes are connected diagonally by two channels 28 and 29 overlapping the parts 10a and 10b of the pump body. Their mouths, which are threaded, can be closed by threaded plugs which have not been shown in the drawing.
The pump is put into working order by screwing the supply and discharge conduits into two openings communicating, via the grooves 20, 21, 22 and 23, with opposite chambers, and by closing off the other openings or by connecting them appropriately.
The operation of the pump described is as follows Suppose that the rotor is in the state in which it is shown in fig. 5 and rotate in the direction of arrow f1. In this state, the piston is at one end of its stroke in groove 18 and in the middle of its stroke in groove 19. Chambers a and c are closed, while chambers <I> b </I> and < I> d </I> come out in the middle of gorges 20 and 21.
During the eighth turn that the rotor must perform to be in the state of the pump shown in fig. 6, the piston 17 moves in the grooves 18 and 19 in the direction of the arrows drawn in this figure. During its movement, it sucks liquid in chambers <I> a </I> and <I> d </I> and pushes back the one that fills chambers b and c. During this period the chambers <I> a </I> and <I> d </I> are in respective communication with the gorges 22 and 21 which are connected by channel 28, while the chambers b and c are connected with the grooves 20 and 23 which are in communication by the channel 29. The holes 26 and 25 therefore constitute suction conduits, while the holes 24 and 27 constitute discharge conduits.
During the next eighth of a revolution which brings the rotor to the position it occupies in FIG. 7, the piston works in exactly the same way as during the previous eighth of a revolution, the only difference is that the piston reaches the end of the strokes in the groove 19, while it reaches the middle of its stroke in groove 18.
During the next eighth of a revolution which brings the rotor to the state in which it is shown in FIG. 8, the piston continues to suck liquid into chamber a and push it back into chamber c. On the other hand, the roles of the chambers <I> b and d </I> are swapped since the volume of the first increases and the volume of the second decreases from the beginning of this period. However, the direction of movement of the liquid in the grooves has not changed.
Finally, during the eighth of a revolution that the rotor must perform in order to have turned half a turn in total from the angular position it occupies in FIG. 5, the piston continues to suck liquid into chambers <I> a </I> and <I> b </I> and to deliver liquid into chambers <I> c and d. </I>
If we continued to follow the movement of the piston, we would see that the chambers a and c change roles like the chambers <I> b </I> and <I> d </I> with each revolution of the rotor, that is to say that the suction of the liquid always takes place via the grooves 21 and 22 and the delivery via the grooves 20 and 23 if the pump turns in the direction f, These roles would be reversed if the pump rotates in the opposite direction of this arrow.
The pump operates at a constant flow rate, but if it is desired to increase the outlet pressure of the liquid, it is possible to put in series a mouth of a discharge hole with a mouth of a suction hole. It is also possible to use several nozzles for the admission of the liquid and an equal number of nozzles for the discharge.
As a variant, the two parts of the stator could be fixed by a device allowing them to slide, one with respect to the other, in the offset plane of the drums so as to be able to vary the stroke of the piston in the two grooves and the flow rate of the pump, without modifying the rotational speed of the rotor.