Machine rotative pouvant servir comme pompe ou moteur. L'invention a pour objet une machine rotative, pouvant servir comme pompe ou moteur, comprenant un organe rotatif com portant des cylindres disposés radialement et qui renferment chacun un piston animé d'Un mouvement de va-et-vient, effectuant une double course par révolution de l'organe ro tatif.
Dans cette machine l'organe rotatif avec les cylindres qu'il comporte, n'est supporté, par un palier, que d'un seul côté des cylin dres, et pour créer une opposition au moins partielle au moment auquel donne lieu, par suite de cette disposition en porte-à-faux, la pression régnant dans les cylindres, plus par ticulièrement pendant qu'ils sont en commu nication avec la conduite sous pression, mo ment qui tendrait à produire un mouvement de bascule de l'organe rotatif, l'aspiration et le refoulement respectivement l'admission et l'échappement ont lieu, pour chaque cylindre;
par une lumière qui débouche à l'extrémité de la partie en porte-à-faux de l'organe ro tatif, dans une face de bout de celui-ci qui tourne contre une partie non rotative à la quelle aboutissent une conduite d'arrivée et une conduite de sortie du fluide avec les quelles la lumière de chaque cylindre entre successivement en communication, de telle sorte que la pression régnant dans la con duite sous pression et agissant sur l'organe rotatif parallèlement à l'axe de celui-ci donne lieu à un moment de sens opposé à celui précité.
Le dessin annexé représente, à titre d'ex emples, plusieurs formes d'exécution de la machine.
La fig. 1 est une coupe axiale longitudi nale et verticale d'une première forme d'exé cution; La fig. 2 en est une demi-vue en bout et une demi-coupe transversale; La fig.3 est une coupe longitudinale axiale et verticale d'une seconde forme d'exé cution La fig. 4 est une coupe horizontale d'une troisième forme d'exécution; Les fig. 5 et 6 sont des coupes axiales horizontale et verticale d'une dernière forme d'exécution représentée à échelle plus petite que les formes d'exécution précédentes;
La fig. 7 est une vue de l'organe servant à la distribution, qui est appliqué dans les fig. 1, 3 et 4.
La première forme d'exécution (fig. 1 et 2), pouvant servir comme pompe ou comme mo teur, comporte une enveloppe 15 de section transversale circulaire et présentant, sur sa face circulaire de droite (fig. 1) une ouverture circulaire 15' fermée par un couvercle 12, à sa partie supérieure un prolongement cylin drique creux 152 obturé par un chapeau 13.
Suivant l'axe de l'enveloppe 15 est situé un organe rotatif ou rotor 5, mis en mouvement lorsque la machine fonctionne comme pompe, d'une manière non indiquée aux fig. 1 et 2, traversant le couvercle 12 dans titi presse- étoupe 14, s'arrêtant à une certaine distance de la face gauche (fig. 1) de l'enveloppe 15 et présentant trois cavités (cylindro-coniques) équidistantes 3 qui jouent le rôle de cylin dres et dont les axes sont radiaux par rap port à l'axe de l'organe rotatif 5.
Dans cha cun des cylindres 3 peut se déplacer radia- lement une bille 4 jouant le rôle de piston et étant en contact avec la surface cylindri que intérieure d'une bague 16' commune aux trois billes 4 et enchassée dans un anneau 16 muni d'une tige filetée 16=. Sur cette der nière peut tourner un écrou 17, qui ne peut, par contre, pas se déplacer axialement dans le chapeau 13. Si l'on fait donc tourner l'écrou 17, on excentre l'anneau 16 qui oblige les billes 4, au cours de la rotation du rotor 5, à s'éloigner et à se rapprocher de l'axe de ce rotor 5 si elles demeurent en contact avec la bague 161, du fait de la force cen trifuge.
II y a donc alternativement aspira tion et refoulement ou admission et échappe ment dans chaque cylindre 3.
Le rotor 5 est guidé dans son mouvement de rotation par des galets 2 prenant appui sur un chemin de roulement annulaire 121 porté par le couvercle 12. Ruant à la poussée axiale due à la pression agissant sur le ro- toi 5 de gauche à droite, elle est supportée par une série de galets 1 disposés radiale- ment par rapport à l'axe de rotation de 5 et intercalés entre deux chemins de roulement annulaires portés l'un 53, par 5, l'autre, 12, par le couvercle 12.
Chacun des cylindres 3 présente une lu mière 31 pratiquée dans l'extrémité du rotor 5 et débouchant dans la face 51 de ce der nier, qui est perpendiculaire à son axe de rotation. Contre cette face repose titi organe 6 (fig. 7) servant à la distribution et qui ne participe pas ait mouvement de rotation du rotor.
La fig. 7 montre la face de cet organe qui est en contact avec le rotor 5. Cette face présente deux lumières 8 qui sont toutes deux reliées à des conduites venant de l'ex térieur, respectivement l'une à une conduite servant à l'aspiration ou à l'admission du fluide, l'autre, à une conduite servant au re foulement ou à l'échappement de celui-ci. Au cours de la rotation de l'organe 5, la lumière 31 de chaque cylindre passe successivement devant chacune des lumières 8 de l'organe 6, mettant ainsi chaque cylindre successivement en relation avec chacune des conduites reliées à cet organe. Celui-ci est traversé de part en part par une ouverture 101 cylindrique dans la partie médiane de laquelle est logé un piston 10.
Cette ouverture est disposée transversalement par rapport au plan de sy métrie passant entre les lumières 8, et l'axe de cette ouverture coupe l'axe de l'organe 6 à angle droit. L'ouverture 101 est fermée à ses deux extrémités par des bouchons 10=. Le piston 10 est traversé de part en part par une tige 104; il est retenu en place sur la partie médiane de celle-ci par deux ron delles 103 fixées sur cette tige qui est des tinée à limiter dans chaque direction le dé placement du piston 10 en venant buter par l'une de ses extrémités contre l'un des bou chons 102.
Sur la face de l'organe 6 qui est en con tact avec la face 154 de la paroi 153 sont disposées deux cavités cylindriques 7 dont les axes se trouvent dans un plan parallèle à l'axe de l'organe 6, situé à angle droit par rapport au plan dans lequel se trouve l'axe de l'ouverture 101. Dans ces cavités sont lo gés deux pistons 18, qui prennent appui sur la face 154 de la paroi 153. La partie mé diane de l'ouverture 101, dans laquelle est logé le piston 10, est reliée à chacune des deux cavités 7 par un petit canal 62, qui est disposé de telle manière que, lorsque le pis ton 10 est amené à l'une de ses deux posi tions extrêmes, c'est-à-dire lorsque sa tige 103 bute contre l'un des deux bouchons 102, les deux canaux 62 sont découverts.
Sur la face de l'organe 6 opposée à celle qui présente les ouvertures 8 se trouvent deux tubulures 20, 21 coulissant dans des manchettes 22, 23 qui sont portées par l'enveloppe 15 et qui relient respectivement l'ouverture 101 à une tubulure d'arrivée et à une tubulure de sor tie du fluide. Dans cette forme d'exécution, le couver cle 12 peut -être facilement enlevé; cet enlè vement permet d'avoir accès à tout l'inté rieur de la machine pour examen ou rem placement, sans qu'on ait à démonter des joints de conduite ou à faire varier la posi tion de cette machine sur sa plaque de base.
Dans la seconde forme d'exécution que montre la fig. 3 et qui peut également servir de pompe ou de moteur, les deux paliers distincts de butée et de support pour des efforts radiaux, des fig. 1 et 2, sont rempla cés par un unique palier à billes dont les billes 11 se déplacent entre deux chemins de roulement portés, l'un, 56, par le rotor 5, l'autre, 12", par le couvercle 12. Lors du dé montage de ce couvercle toute chute des billes 1 est empêchée par une plaque de garde annulaire 12' assujettie à ce couvercle.
Dans la forme d'exécution représentée en fig. 4, la disposition de tous les organes est la même que dans la forme d'exécution re présentée par la fig. 1; seulement dans cette forme, un couvercle 9 présentant deux ou vertures 91 et 92, auxquelles aboutissent res pectivement une conduite d'arrivée et une conduite de sortie du fluide, est appliqué sur l'extrémité de l'enveloppe 15 contre laquelle s'appuie l'organe 6.
Le fonctionnement de l'organe 6 est le même pour ces trois formes d'exécution. En admettant par exemple que la machine soit employée comme moteur et que du fluide sous pression arrive à l'ouverture 91 du cou vercle 9 (fig. 4); la pression agit de suite sur le piston 10 et l'amène dans sa position in diquée fig. 4, de manière à découvrir les deux petits canaux 62 (fig. 1 et 4). Le fluide sous pression peut donc pénétrer par ces canaux dans les cavités 7 (fig. 1).
Grâce aux pistons 18, l'organe 6 est alors poussé fortement côn- tre l'extrémité du rotor 5, de manière à éta blir entre ces deux parties un contact intime et étanche. Le fluide sous pression agit di rectement par la lumière- 8 sur la face du rotor 5 et pénètre dans chaque cylindre du rotor par les lumières 31, chaque fois qu'une de celles-ci passe devant cette lumière 8. Ce fluide s'échappe ensuite par l'autre lumière 8 qui communique avec la conduite de sortie 92.
Ensuite de la poussée exercée par l'or gane 6 sur le rotor et de l'action directe de la pression sur ce dernier, ce rotor est forte ment appliqué contre son palier de butée.
Si la machine est employée comme pompe, le piston 10 sera amené par la pression de la conduite aboutissant en 92 à la machine à une position opposée à celle représentée en fig. 4, de manière à relier les cavités 7 à cette conduite sous pression.
Selon les fig. 5 et 6 des pistons 41 se mouvant dans des cylindres radiaux équidis tants 3 du rotor 5 se composent d'un corps cylindrique 42 muni d'un galet 43 roulant sur un chemin pouvant être excentré par rapport à l'axe du rotor 5. Celui-ci est en regard, par sa face de bout, de l'une des faces cir culaires intérieures de l'enveloppe 11, dans laquelle sont pratiquées les lumières 8 en forme d'arcs de cercle servant à l'admission ou à l'aspiration et à l'échappement ou au refoulement. Il existe entre ces deux faces un faible interstice, dans lequel se fait sen tir la pression régnant dans ces cylindres et agissant pour appliquer le rotor contre le palier de butée pour s'opposer au balance ment dudit rotor.
Dans ces figures purement schématiques le palier de butée n'est pas re présenté d'une façon spéciale; il se trouve à la fig. 5 en avant de l'ensemble des cylindres.
La fig. 5 permet de se rendre compte aisément des forces agissant sur le rotor 5 dans toutes les formes d'exécution. L'effort qui tend à produire un mouvement de bas cule est dû à la pression p agissant dans le cylindre 3 à angle droit par rapport à l'axe de rotation c-d; il tend à faire basculer le rotor 5 autour du point a et a un bras de levier x.
Une pression b agit parallèlement à l'axe de rotation<I>c</I> d et avec un bras de levier y à partir du point ra. Le moment b y résiste au moment p) <I>a%</I> Si l'on fait<I>b y</I> plus grand que 1) x, l'organe tournant est maintenu con tre son palier de support et parallèle à l'axe de rotation normal de la machine.
Les formes d'exécution représentées mon trent des pistons libres. Ils pourraient être remplacés par des pistons reliés à des an neaux commandant leurs courses par des tiges ou d'autres moyens.
Rotary machine that can be used as a pump or motor. The invention relates to a rotary machine, which can be used as a pump or motor, comprising a rotary member comprising cylinders arranged radially and which each contain a piston driven by a reciprocating movement, performing a double stroke by revolution of the rotating organ.
In this machine the rotary member with the cylinders it comprises, is supported, by a bearing, only on one side of the cylinders, and to create an at least partial opposition at the time to which gives rise, therefore of this cantilever arrangement, the pressure prevailing in the cylinders, more particularly while they are in communication with the pressure line, which would tend to produce a rocking movement of the rotary member, suction and discharge respectively admission and exhaust take place, for each cylinder;
by a slot which opens at the end of the cantilevered part of the rotary member, in an end face of the latter which turns against a non-rotating part at which terminates an inlet pipe and a fluid outlet pipe with which the lumen of each cylinder successively enters into communication, so that the pressure prevailing in the pressurized pipe and acting on the rotary member parallel to the axis thereof gives take place at a time of opposite direction to that mentioned above.
The accompanying drawing shows, by way of example, several embodiments of the machine.
Fig. 1 is a longitudinal and vertical axial section of a first embodiment; Fig. 2 is a half end view and a half cross section; FIG. 3 is an axial and vertical longitudinal section of a second embodiment. FIG. 4 is a horizontal section of a third embodiment; Figs. 5 and 6 are horizontal and vertical axial sections of a last embodiment shown on a smaller scale than the previous embodiments;
Fig. 7 is a view of the member for dispensing, which is applied in FIGS. 1, 3 and 4.
The first embodiment (fig. 1 and 2), which can serve as a pump or as a motor, comprises a casing 15 of circular cross section and having, on its right-hand circular face (fig. 1) a circular opening 15 '. closed by a cover 12, at its upper part a hollow cylindrical extension 152 closed by a cap 13.
Along the axis of the casing 15 is located a rotary member or rotor 5, set in motion when the machine operates as a pump, in a manner not shown in FIGS. 1 and 2, passing through the cover 12 in titi stuffing-box 14, stopping at a certain distance from the left face (fig. 1) of the casing 15 and presenting three cavities (cylindro-conical) equidistant 3 which play the role of cylinder dres and whose axes are radial with respect to the axis of the rotary member 5.
In each of the cylinders 3 can move radially a ball 4 playing the role of piston and being in contact with the internal cylindrical surface of a ring 16 'common to the three balls 4 and embedded in a ring 16 provided with' a threaded rod 16 =. On the latter can turn a nut 17, which cannot, on the other hand, not move axially in the cap 13. If the nut 17 is therefore rotated, the ring 16 is offset which forces the balls 4, during the rotation of the rotor 5, to move away from and approach the axis of this rotor 5 if they remain in contact with the ring 161, due to the cen trifuge force.
There is therefore alternately suction and discharge or admission and exhaust in each cylinder 3.
The rotor 5 is guided in its rotational movement by rollers 2 resting on an annular raceway 121 carried by the cover 12. Rushing to the axial thrust due to the pressure acting on the wheel 5 from left to right, it is supported by a series of rollers 1 arranged radially with respect to the axis of rotation of 5 and interposed between two annular raceways carried one 53, by 5, the other, 12, by the cover 12 .
Each of the cylinders 3 has a light 31 formed in the end of the rotor 5 and opening into the face 51 of the latter, which is perpendicular to its axis of rotation. Against this face rests titi organ 6 (Fig. 7) serving for distribution and which does not participate in the rotational movement of the rotor.
Fig. 7 shows the face of this member which is in contact with the rotor 5. This face has two openings 8 which are both connected to pipes coming from the outside, respectively one to a pipe used for suction or to the inlet of the fluid, the other to a pipe serving for the discharge or the exhaust thereof. During the rotation of the member 5, the slot 31 of each cylinder passes successively in front of each of the slots 8 of the member 6, thus placing each cylinder in succession in relation to each of the pipes connected to this member. This is crossed right through by a cylindrical opening 101 in the middle part of which a piston 10 is housed.
This opening is disposed transversely with respect to the symmetry plane passing between the slots 8, and the axis of this opening intersects the axis of the member 6 at right angles. The opening 101 is closed at both ends by plugs 10 =. The piston 10 is crossed right through by a rod 104; it is held in place on the middle part thereof by two washers 103 fixed on this rod which is tinée to limit in each direction the displacement of the piston 10 by abutting by one of its ends against the one of the plugs 102.
On the face of the member 6 which is in contact with the face 154 of the wall 153 are arranged two cylindrical cavities 7, the axes of which are in a plane parallel to the axis of the member 6, located at right angles. relative to the plane in which the axis of the opening 101 is located. In these cavities are located two pistons 18, which bear on the face 154 of the wall 153. The median part of the opening 101, in which is housed the piston 10, is connected to each of the two cavities 7 by a small channel 62, which is arranged so that, when the udder 10 is brought to one of its two extreme positions, it is that is to say when its rod 103 abuts against one of the two plugs 102, the two channels 62 are uncovered.
On the face of the member 6 opposite to that which has the openings 8 are two tubes 20, 21 sliding in sleeves 22, 23 which are carried by the casing 15 and which respectively connect the opening 101 to a tube d 'inlet and to an outlet pipe for the fluid. In this embodiment, the key cover 12 can be easily removed; this removal makes it possible to have access to the entire interior of the machine for examination or replacement, without having to dismantle pipe joints or to vary the position of this machine on its base plate.
In the second embodiment shown in FIG. 3 and which can also serve as a pump or a motor, the two separate thrust and support bearings for radial forces, of FIGS. 1 and 2, are replaced by a single ball bearing, the balls 11 of which move between two raceways carried, one, 56, by the rotor 5, the other, 12 ", by the cover 12. When from the disassembly of this cover any fall of the balls 1 is prevented by an annular guard plate 12 'secured to this cover.
In the embodiment shown in FIG. 4, the arrangement of all the members is the same as in the embodiment shown in FIG. 1; only in this form, a cover 9 having two or vertures 91 and 92, to which respectively lead an inlet pipe and an outlet pipe for the fluid, is applied to the end of the casing 15 against which the organ 6.
The operation of the member 6 is the same for these three embodiments. Assuming for example that the machine is used as a motor and that the pressurized fluid arrives at the opening 91 of the cover 9 (fig. 4); the pressure acts immediately on the piston 10 and brings it to its position shown in fig. 4, so as to discover the two small channels 62 (fig. 1 and 4). The pressurized fluid can therefore penetrate through these channels into the cavities 7 (FIG. 1).
Thanks to the pistons 18, the member 6 is then pushed strongly against the end of the rotor 5, so as to establish an intimate and sealed contact between these two parts. The pressurized fluid acts directly through the lumen 8 on the face of the rotor 5 and enters each cylinder of the rotor through the apertures 31, each time one of these passes in front of this lumen 8. This fluid escapes. then by the other light 8 which communicates with the outlet pipe 92.
Next, from the thrust exerted by the organ 6 on the rotor and the direct action of the pressure on the latter, this rotor is strongly applied against its thrust bearing.
If the machine is used as a pump, the piston 10 will be brought by the pressure of the pipe terminating at 92 at the machine to a position opposite to that shown in FIG. 4, so as to connect the cavities 7 to this pressure pipe.
According to fig. 5 and 6 of the pistons 41 moving in equidistant radial cylinders 3 of the rotor 5 consist of a cylindrical body 42 provided with a roller 43 rolling on a path which can be eccentric with respect to the axis of the rotor 5. That -Here is opposite, by its end face, one of the inner circular faces of the casing 11, in which the slots 8 are formed in the form of arcs of a circle serving for the admission or for the suction and exhaust or discharge. There is a small gap between these two faces, in which the pressure prevailing in these cylinders and acting to apply the rotor against the thrust bearing to oppose the balance of said rotor is made.
In these purely schematic figures the thrust bearing is not shown in a special way; it is in fig. 5 in front of the set of cylinders.
Fig. 5 makes it easy to see the forces acting on the rotor 5 in all embodiments. The force which tends to produce a rocking movement is due to the pressure p acting in the cylinder 3 at right angles to the axis of rotation c-d; it tends to tilt the rotor 5 around point a and has a lever arm x.
A pressure b acts parallel to the axis of rotation <I> c </I> d and with a lever arm y from point ra. The moment by resists the moment p) <I> a% </I> If we make <I> by </I> greater than 1) x, the rotating member is held against its support bearing and parallel to the normal axis of rotation of the machine.
The embodiments shown show free pistons. They could be replaced by pistons connected to rings controlling their strokes by rods or other means.