EP0168268B1 - Machine volumétrique à rouleaux - Google Patents

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EP0168268B1
EP0168268B1 EP85400864A EP85400864A EP0168268B1 EP 0168268 B1 EP0168268 B1 EP 0168268B1 EP 85400864 A EP85400864 A EP 85400864A EP 85400864 A EP85400864 A EP 85400864A EP 0168268 B1 EP0168268 B1 EP 0168268B1
Authority
EP
European Patent Office
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elementary
machine
rotor
roller
stator
Prior art date
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Expired
Application number
EP85400864A
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German (de)
English (en)
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EP0168268A1 (fr
Inventor
André Leroy
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Original Assignee
Individual
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Publication of EP0168268A1 publication Critical patent/EP0168268A1/fr
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Publication of EP0168268B1 publication Critical patent/EP0168268B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/18—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F01C1/3446—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface
    • F01C1/3447—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface the vanes having the form of rollers, slippers or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle

Definitions

  • the subject of the invention is a volumetric roller machine, whether driving or generating fluid energy, exchanging energy with any type of fluid, liquid or gaseous.
  • a volumetric machine is already known which can be used as a generator of fluid energy (GB-A-2 028 430).
  • Such a machine made up of elementary machines in number k would then necessarily include k rotors wedged on the same shaft as well as a stator made up of k stator rings and watertight bulkheads in number (k - 1), each of them separating two machines elementary, the two aforementioned flanges playing the role of end partitions.
  • the roller machine operating as a liquid pump which has been described constructed and used, has a distribution similar to that of vane machines and therefore has rollers having a large clearance in their groove, to allow the passage of the roller. one face to the other of the groove in order to make it play the role of an internal distribution member, avoiding in principle that a certain volume of liquid may, at one point in the cycle, be trapped in a working chamber whose the volume is decreasing.
  • the new provisions of the machine which is the subject of the invention mean that it meets the design requirements enabling it to operate as a power machine, but the machine thus designed can obviously operate as a machine generating fluid energy.
  • the first originality of the distribution using the lights thus located is the following: a successive intake and exhaust in the direction of movement of the rotor are necessarily closed and opened respectively by the driving face of a groove and by the corresponding roller.
  • This organization of the distribution therefore differs fundamentally from that of a pallet machine, where a successive admission and exhaust in the direction of movement are necessarily closed and opened respectively by two successive pallets delimiting a working chamber.
  • the second originality of the distribution lies in the fact that each exhaust light is located angularly so as to be opened by the operating roller when it is in the vicinity of the position which corresponds to its maximum distance from the rotor axis (at its maximum “exit”), and preferably exactly in this position.
  • each intake lumen is also angularly located so that its closing by the driving face of the groove of the operating roller is ideally carried out at the same time as the opening of the lumen.
  • exhaust by roller in an engine receiving its energy from a gaseous fluid, closing the intake can, by an appropriate angular offset from the ends of the lights, precede the opening of the exhaust, so as to allow a certain expansion of the admitted gas.
  • the third originality of the distribution relates to the conditions of opening of each inlet light: this opening is made by the pushing face of a groove, and, due to the location of the inlet light, the fluid under pressure is necessarily admitted between the bottom of the groove and the level of contact that the roller has, at this instant, with its groove if it is otherwise in contact with the stator surface.
  • the roller is in principle driven, it tends to bear on the driving face of its groove: arrangements must therefore be made for the flow of the fluid at high pressure is applied to the expanding working chamber.
  • an open channel is provided in the driving face of the groove, of sufficient cross-section so that the resistance to the passage of the fluid through this channel is less than that which it would meet when passing between the roller supported on the driving face of its groove and the pushing face of the latter, towards the exhaust opened in the meantime by the preceding roller.
  • roller motors according to the invention appear in practice to be relatively insensitive to the local shape of the stator curve provided that it is continuous the various curves of general elliptical shape which are used in pallet machines give slightly different results here, and are therefore directly transposable.
  • stator curve When the energy-carrying fluid is a liquid, a zone of conformity between the stator curve and the profile of the rotor is not essential, and the stator curve can then be borrowed from the assembly technique using the known curve. long standing under the name of "Polygon P2 Profile" the stator surface can then be rectified by simple mechanical generation on known machines.
  • the parameters to be imposed on the generation of a cylindrical surface with a Polygon P2 profile as its director are limited to the mean radius and the eccentricity of the profile: to use this profile as the stator curve of a motor according to the invention, it suffices to impose an eccentricity equal to half of the maximum desired stroke for the rollers and a mean radius equal to that of the rotor profile increased by half the maximum stroke imposed on the rollers.
  • the number of rollers is in principle arbitrary, as long as it is odd, but it is disadvantageous that more than two rollers can be put simultaneously at the admission into each of the half-machines separated by the main plane of the corresponding stator surface at its smallest curvature.
  • rollers originally present in their groove in order to satisfy as easily as possible, even after a certain wear, the condition imposed by the third characteristic of the distribution described above.
  • the wear of the rollers can have an unfavorable influence on the operation of the engine when it becomes very important: in any case, the materials constituting the various elements of the machine must be chosen so that the wear on the rollers is as low. as possible.
  • This effect can be obtained by angularly shifting the rotors on their shaft without shifting the stator rings, or by angularly shifting the stator rings without shifting the rotors, or by combining the two possibilities.
  • the axial thrusts on the rotors can also be balanced and the bearings are then withdrawn from any force due to the fluid.
  • the machine which is the subject of the invention operates as a machine generating fluid energy if the rotor is driven in the opposite direction to its direction of rotation in the motor machine; the lights which were at the intake are then at the exhaust and vice versa.
  • a fluid power generating machine is a simple transfer pump if the closing of each intake and the opening of the consecutive exhaust are simultaneous or almost simultaneous.
  • Such pumps do not experience any undesirable overpressure, even when the fluid being pumped is a liquid, but they practically require to be provided with a non-return valve on each of the exhausts.
  • the motor comprises a stator consisting of the flanges 1 and 2, here produced in two parts, and of a stator ring 3.
  • the rotor 4 is fixed on the shaft 5, which can rotate in the stator by means of the bearings 6 and 7.
  • the rotor which rotates in the direction of the arrow, has seven grooves 8, guiding seven rollers 9, 10 and 11.
  • the two intake ports 12 and 13 are located in the flange 1 and the two exhaust ports 14 and 15 in the flange 2.
  • the roller 10 In the represented position of the rotor, the roller 10, at the end of the motor period, is about to open the exhaust port 14, and the pipe face 16 of its groove is about to close the port light 'admission 12; the roller 9 is about to become a motor and the intake port 12 already feeds the expanding working chamber 17 through the open channel 18 provided in the pipe face of its groove.
  • the roller 11, applied to the thrust face 19 of its groove is in full period of movement.
  • the stator curve 20 is here a Polygon P2 profile.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Description

  • L'invention a pour objet une machine volumétrique à rouleaux, qu'elle soit motrice ou génératrice d'énergie fluide, échangeant de l'énergie avec n'importe quel type de fluide, liquide ou gazeux.
  • On connaît déjà une machine volumétrique utilisable comme génératrice d'énergie fluide (GB-A-2 028 430).
  • Elle comporte au moins les éléments et dispositions ci-après:
    • - un stator constitué d'un corps tubulaire ("anneau statorique") et de deux flasques, l'anneau statorique ayant une surface intérieure cylindrique ("surface statorique") dont la directrice est appelée "courbe statorique",
    • - un arbre pouvant tourner dans le stator,
    • - un rotor calé sur cet arbre, ayant une surface extérieure dont le profil est circulaire et présentant nr rainures identiques, débouchant à la périphérie du rotor, angulairement équidistantes, limitées latéralement par deux faces planes parallèles à un même plan médian, radial ou non,
    • - des rouleaux cylindriques, en nombre nr guidés dans les rainures du rotor de manière à pouvoir rester en contact linéique avec la surface statorique et à constituer ainsi des chambres de travail comprenant le volume limité par le rotor, le stator et deux rouleaux successifs, y compris une partie variable du volume des rainures où se meuvent les deux rouleaux.
  • Nous appellerons "face de poussée " et "face de conduite" de la rainure respectivement la face qui se trouve en arrière du rouleau et celle qui se trouve en avant du rouleau dans le sens du mouvement du rotor,
    • - une distribution du fluide par des lumières disposées dans le stator et éventuellement équipées de clapets.
  • Nous dirons de la machine ainsi constituée qu'il s'agit d'une "machine élémentaire".
  • Comme l'élancement axial des rouleaux est nécessairement limité pour préserver la qualité de leur guidage, pour réaliser une machine de forte cylindrée sans en augmenter exagérément les dimensions transversales, il paraît évident de constituer cette machine de plusieurs machines élémentaires coaxiales ainsi que cela se fait par exemple pour des machines volumétriques à palettes.
  • Une telle machine constituée de machines élémentaires en nombre k, comporterait alors nécessairement k rotors calés sur le même arbre ainsi qu'un stator constitué de k anneaux statoriques et de cloisons étanches en nombre (k - 1), chacune d'elles séparant deux machines élémentaires, les deux flasques précités jouant quant à eux le rôle de cloisons d'extrêmité.
  • La machine à rouleaux fonctionnant en pompe à liquide qui a été décrites construite et utilisée, présente une distribution analogue à celle des machines à palettes et de ce fait a des rouleaux ayant un jeu important dans leur rainure, pour permettre le passage du rouleau d'une face à l'autre de la rainure afin de lui faire jouer un rôle d'organe de distribution interne, évitant en principe qu'un certain volume de liquide puisse, à un moment du cycle, se trouver enfermé dans une chambre de travail dont le volume est en diminution.
  • Pratiquement, cette condition ne semble malheureusement pas pouvoir être remplie parfaitement, ce qui se marque par des surpressions momentanées importantes.
  • Par ailleurs, si, en respectant certaines exigences de conception en inversant leurs admission et échappement, certaines pompes volumétriques sont réversibles en moteur, l'expérience montre que les pompes du type décrit au document précité ne sont pas réversibles en moteur à liquide.
  • Lorsqu'on inverse leurs admissions et leurs échappements, le couple recueilli à l'arbre de la machine n'est pas constant mais évolue très irrégulièrement en fonction de l'angle de rotation de l'arbre et même, pour certaines d'entre elles, s'inverse périodiquement.
  • Si une pompe à rouleaux peut être utilisable avec d'importantes variations de couple à l'arbre, un moteur n'est évidemment pas viable dans les mêmes conditions.
  • Les exigences de conception auxquel les est soumis un moteur volumétrique à rouleaux apparaissent donc comme beaucoup plus sévères que pour la pompe correspondante, surtout si le fluide avec lequel la machine échange de l'énergie est un liquide.
  • C'est sans doute ce qui explique que les moteurs à rouleaux déjà rarement décrits aient été encore plus rarement produits industriellement.
  • Dans ces moteurs connus (US-A-2 826 179), contrairement à celui objet de l'invention, l'organisation de la distribution reste proche de celle d'un moteur à palettes. D'ailleurs, le brevet (US-A-2 826 179) précise que les éléments de conduite (driving elements) sont, dans ce moteur, indifféremment des rouleaux ou des palettes.
  • Les dispositions nouvelles de la machine objet de l'invention font qu'elle répond aux exigences de conception lui permettant de fonctionner en machine motrice mais la machine ainsi conçue peut à l'évidence fonctionner en machine génératrice d'énergie fluide.
  • Bien qu'il s'agisse dans les deux cas de la même machine, pour pouvoir en décrire sans ambiguité les dispositions originales, il est indispensable de la considérer soit comme motrice, soit comme génératrice d'énergie fluide.
  • Ces dispositions nouvelles visant essentiellement à répondre aux exigences des machines motrices, c'est surtout sous cette forme que la présente description la considère donc comme "moteur".
  • Selon l'invention, pour pouvoir délivrer un couple de régularité satisfaisante, en particulier lorsque le fluide auquel l'énergie est prélevée est un liquide, le moteur présente simultanément l'ensemble des quatre caractéristiques ci-après:
    • - la surface statorique présente un ordre de symétrie égal à deux par rapport à son axe qui coïncide avec l'axe de rotation du rotor; autrement dit, la courbe statorique présente un ordre de symétrie égal à deux par rapport à son centre, qui coïncide avec celui du profil des rotors,
    • - au moins lorsque la machine ne comprend qu'une machine élémentaire, le nombre de rainures du rotor (et donc de rouleaux) est un nombre impair nr ",
    • - dans sa rainure, chaque roul eau ne présente à l'origine que le jeu minimal compatible avec son mouvement radial relatif,
    • - la distribution se fait par des lumières successivement obturées et découvertes par le rotor et les rouleaux, suivant les modalités originales décrites ci-après:
    • . la distribution comporte l'une des deux situations générales des lumières d'admission et d'échappement:
      • a) dans un flasque, deux lumières d'admission et deux lumières d'échappement dans l'autre flasque et,
      • b) deux lumières d'admission dédoublées symétriquement dans les deux flasques de manière à assurer l'équilibre des efforts axiaux dûs au fluide sur le rotor et deux lumières d'échappement localisées dans l'anneau statorique,
    • . ces lumières d'admission et d'échappement se localisent de manière différente par rapport au lieu géométrique décrit par les contacts qu'un rouleau peut avoir avec sa rainure pendant un tour complet du rotor quand ce rouleau se maintient par ailleurs en contact avec la surface statorique. Le lieu géométrique en question est constitué de l'ensemble de deux surfaces réglées très voisines, fermées sur elles-mêmes, correspondant respectivement au contact avec la face de poussée et avec la face de conduite,
    • . dans les moteurs conformes à l'invention, les lumières d'admission sont situées tout entières à l'intérieur de ce lieu géométrique, les lumières d'échappement tout entières à l'extérieur de ce même lieu géométrique.
  • La première originalité de la distribution utilisant les lumières ainsi localisées est la suivante une admission et un échappement successifs dans le sens du mouvement du rotor sont nécessairement fermée et ouvert respectivement par la face de conduite d'une rainure et par le rouleau correspondant. Cette organisation de la distribution diffère donc fondamentalement de celle d'une machine à palettes, où une admission et un échappement successifs dans le sens du mouvement sont nécessairement fermée et ouvert respectivement par deux palettes successives délimitant une chambre de travail.
  • La deuxième originalité de la distribution réside dans le fait que chaque lumière d'échappement est localisée angulairement de manière à être ouverte par le rouleau opérant au moment où celui-ci se trouve au voisinage de la position qui correspond à son éloignement maximal de l'axe du rotor ( à sa "sortie" maximale), et de préférence exactement dans cette position.
  • Dans un moteur recevant son énergie d'un liquide, chaque lumière d'admission est en outre localisée angulairement de manière que sa fermeture par la face de conduite de la rainure du rouleau opérant se fasse idéalement en même temps que l'ouverture de la lumière d'échappement par le rouleau; dans un moteur recevant son énergie d'un fluide gazeux, la fermeture de l'admission peut, par un décalage angulaire approprié des extrémités des lumières, précéder l'ouverture de l'échappement, de manière à permettre une certaine détente du gaz admis.
  • La troisième originalité de la distribution porte sur les conditions d'ouverture de chaque lumière d'admission: cette ouverture se fait par la face de poussée d'une rainure, et, en raison de la localisation de la lumière d'admission, le fluide sous pression se trouve nécessairement admis entre le fond de la rainure et le niveau du contact que le rouleau a, à cet instant, avec sa rainure s'il est par ailleurs en contact avec la surface statorique. Comme, juste avant l'ouverture de la lumière d'admission, le rouleau est en principe entraîné, il tend à prendre appui sur la face de conduite de sa rainure: des dispositions doivent donc être prises pour que l'écoulement du fluide à haute pression se fasse vers la chambre de travail en expansion. Pour satisfaire pratiquement à cette condition, un canal ouvert est prévu dans la face de conduite de la rainure, de section suffisante pour que la résistance au passage du fluide par ce canal soit inférieure à celle qu'il rencontrerait au passage entre le rouleau appuyé sur la face de conduite de sa rainure et la face de poussée de celle-ci, vers l'échappement ouvert dans l'entre-temps par le rouleau précédent.
  • Ce passage préférentiel doit être encore assuré quand, par suite d'usure, le rouleau a pris un certain jeu dans sa rainure.
  • Les moteurs à rouleaux conformes à l'invention apparaissent en pratique comme assez peu sensibles à la forme locale de la courbe statorique pour autant que celle-ci soit continue les différentes courbes d'allure générale elliptique que l'on utilise dans les machines à palettes donnent ici des résultats peu différents, et sont donc directement transposables.
  • Lorsque le fluide porteur d'énergie est un liquide, une zone de conformité entre la courbe statorique et le profil du rotor n'est pas indispensable, et l'on peut alors emprunter la courbe statorique à la technique des assemblages en utilisant la courbe connue de longue date sous le nom de "Profil Polygon P2" la surface statorique peut alors être rectifiée par simple génération mécanique sur des machines connues.
  • Les paramètres à imposer à la génération d'une surface cylindrique ayant pour directrice un profil Polygon P2 se limitent au rayon moyen et à l'excentricité du profil: pour utiliser ce profil comme courbe statorique d'un moteur conforme à l'invention, il suffit d'imposer une excentricité égale à la moitié de la course maximale voulue pour les rouleaux et un rayon moyen égal à celui du profil du rotor majoré de la moitié de la course maximale imposée aux rouleaux.
  • Le nombre des rouleaux est en principe quelconque, pour autant qu'il soit impair, mais il est désavantageux que plus de deux rouleaux puissent être mis simultanément à l'admission dans chacune des demi-machines séparées par le plan principal de la surface statorique correspondant à sa plus petite courbure.
  • Ce résultat n'est acquis que si nr" " ≼ 7; l'expèrience amène d'ailleurs à considérer comme optimal le nombre de rouleaux nr** = 7.
  • Il est opportun de minimiser le jeu que les rouleaux présentent à l'origine dans leur rainure pour satisfaire aussi facilement que possible, même après une certaine usure, à la condition imposée par la troisième particularité de la distribution décrite ci-dessus.
  • On conçoit que l'usure des rouleaux puisse exercer une influence défavorable sur le fonctionnement du moteur quand elle devient très importante: il faut en tout cas choisir les matériaux constitutifs des divers éléments de la machine de manière que l'usure des rouleaux soit aussi faible que possible.
  • On observera à ce propos que dans la machine conçue conformément à ce qui précède, les rouleaux tournent spontanément sur eux-mêmes au moins pendant une partie du cycle, ce qui tend à répartir automatiquement l'usure sur toute leur périphérie.
  • Lorsque le moteur doit comporter plusieurs machines élémentaires, il est évidemment opportun de tirer profit de cette pluralité pour parfaire la régularité du couple délivré: quand les machines élémentaires sont identiques, le nombre nr ** de rouleaux guidés par chaque rotor étant impair, il faut pour atteindre ce but, organiser la machine de manière à décaler successivement, d'une machine élémentaire à l'autre, toujours dans le même sens à partir d'une machine élémentaire d'extrémité, les chambres de travail évoluant dans chaque machine élémentaire d'un même angle 8 égal à n/knr °°.
  • Cet effet peut être obtenu en décalant angulairement les rotors sur leur arbre sans décaler les anneaux statoriques, ou en décal ant angulairement les anneaux statoriques sans décaler les rotors, ou encore en combinant les deux possibilités.
  • On observera que si le nombre des machines élémentaires est pair, et si l'on groupe alternativement les lumières de même nom dans les voiles de séparation successifs, les poussées axiales dues aux pressions du fluide sur les rotors s'équilibrent spontanément et les paliers du moteur ainsi organisé sont donc libres de tout effort axial dû au fluide.
  • Quand le moteur peut ou doit comporter au moins deux machines élémentaires identiques, on peut apporter une variante à l'invention, selon laquelle le nombre de rouleaux nr" guidés par chaque rotor est pair.
  • Si le moteur répondant à cette variante ne comporte que deux machines élémentaires, on ne peut alors obtenir une régularité suffisante du couple à l'arbre que si les chambres de travail évoluant dans chacune des machines élémentaires sont décalées d'un angle 8 suffisant, la plus grande régularité étant obtenue pour δ=π/nr quand les machines élémentaires sont identiques.
  • L'intérêt de cette variante réside dans le fait qu'à cause du nombre pair des rouleaux, la résultante radiale des pressions du fluide sur chaque rotor est nulle en permanence: il n'y a donc aucun effort radial dû au fluide sur les paliers de la machine.
  • Si par surcroit, on localise dans la cloison de séparation les lumières de même nom, les poussées axiales sur les rotors peuvent être équilibrées aussi et les paliers sont alors soustraits à tout effort dû au fluide.
  • Lorsque le nombre k de machines élémentaires identiques est supérieur à deux, on obtient une régularité aussi grande que possible du couple à l'arbre en décalant successivement d'une machine élémentaire à l'autre, toujours dans le même sens à partir d'une machine élémentaire d'extrémité les chambres de travail évoluant dans chaque machine élémentaire d'un même angle δ=2π/knr* .
  • Si le nombre k est pair, il est encore possible d'organiser la machine comme on l'a vu plus haut pour que les poussées axiales dues aux pressions du fluide sur les rotors s'équilibrent spontanément.
  • La machine objet de l'invention fonctionne en machine génératrice d'énergie fluide si on entraîne le rotor en sens inverse de son sens de rotation dans la machine motrice; les lumières qui étaient à l'admission se trouvent alors à l'échappement et réciproquement.
  • Quand on la considère comme génératrice d'énergie fluide, et constituée d'une seule machine élémentaire (k=1) où les rouleaux sont nécessairement en nombre impair nr**, on doit décrire comme suit ses dispositions originales :
    • - les lumières d'échappement sont localisées entièrement à l'intérieur du lieu géométrique déjà évoqué, les lumières d'admission étant localisées entièrement à l'extérieur de ce même lieu géométrique,
    • - une admission et un échappement successifs dans le sens du mouvement du rotor sont respectivement fermée et ouvert par un rouleau et par la face de conduite de la rainure correspondante,
    • - chaque lumière d'admission est positionnée angulairement de manière telle que sa fermeture se fasse par le rouleau opérant au voisinage de la position de ce rouleau qui correspond à sa sortie maximale et, de préférence, exactement dans cette position,
    • - la fermeture de chaque lumière d'échappement se fait par la face de poussée d'une rainure, un canal ouvert étant prévu dans la face de conduite de cette rainure pour canaliser l'écoulement du fluide de la chambre de travail en contraction vers l'échappement.
  • Une machine génératrice d'énergie fluide conforme à l'invention est une pompe à simple transfert si la fermeture de chaque admission et l'ouverture de l'échappement consécutif sont simultanées ou quasi-simultanées.
  • De telles pompes ne connaissent aucune surpression indésirable, même lorsque le fluide pompé est un liquide, mais elles demandent pratiquement à être munies d'un clapet anti- retour sur chacun des échappements.
  • On peut de la même manière utiliser en compresseur pour fluide gazeux une machine conforme à l'invention dans laquelle il existe un décalage angulaire entre la fin d'une admission et le début d'un échappement consécutif.
  • L'intérêt majeur que présentent les machines conformes à l'invention, par rapport aux machines volumétriques comparables, résulte de la simplicité des formes de leurs éléments constitutifs : il est notamment possible de réaliser la plupart d'entre eux par frittage et de minimiser les usinages ultérieurs.
  • En particulier, il est en principe possible, pour des applications difficiles, de réaliser en néocéramiques tous les éléments du capsulisme soumis à l'usure abrasive.
  • Les figures 1 et 2 de la planche 1/1 décrivent une machine conforme à l'invention, utilisée en moteur, ne comportant qu'une machine élémentaire (k=1) et recevant son énergie d'un liquide.
    • La figure 1 est une coupe transversale du moteur; cette coupe présente un centre de symétrie 0.
    • La figure 2 est une coupe axiale du moteur suivant le dièdre dont la section normale par le plan de la figure 1 est la ligne brisée AOB, les deux demi-coupes, correspondant respectivement à chacun des demi-plans du dièdre, étant rabattues dans le plan axial dont la trace dans le plan de la figure 1 est la droite CD.
  • Le moteur comporte un stator constitué des flasques 1 et 2, ici réalisés en deux pièces, et d'un anneau statorique 3.
  • Le rotor 4 est calé sur l'arbre 5, pouvant tourner dans le stator par l'intermédiaire des roulements 6 et 7.
  • Le rotor, qui tourne dans le sens de la flèche présente sept rainures 8, guidant sept rouleaux 9, 10 et 11.
  • Les deux lumières d'admission 12 et 13 sont localisées dans le flasque 1 et les deux lumières d'échappement 14 et 15 dans le flasque 2.
  • Dans la position représentée du rotor, le rouleau 10, en fin de période de motricité, est sur le point d'ouvrir la lumière d'échappement 14, et la face de conduite 16 de sa rainure est sur le point de fermer la lumière d'admission 12 ; le rouleau 9 est sur le point de devenir moteur et la lumière d'admission 12 alimente déjà la chambre de travail en expansion 17 par le canal ouvert 18 prévu dans la face de conduite de sa rainure.
  • Le rouleau 11, appliqué sur la face de poussée 19 de sa rainure est en pleine période de motricité.
  • Tous les autres rouleaux sont entraînés.
  • La courbe statorique 20 est ici un profil Polygon P2.

Claims (7)

1. Machine volumétrique à rouleaux, qu'elle soit motrice ou génératrice d'énergie fluide, échangeant de l'énergie avec un fluide,
cette machine, dans sa forme élémentaire, comportant essentiellement:
- un stator (1 à 3) constitué d'un anneau statorique (3) présentant intérieurement une surface statorique cylindrique et deux flasques jouant le rôle de cloisons d'extrémité,
- un arbre (5) pouvant tourner autour de son axe qui coïncide avec l'axe de la surface statorique,
- un rotor (4) calé sur cet arbre (5) et présentant un profil circulaire, ce rotor présentant un nombre quelconque nr de rainures (8) identiques, angulairement équidistantes, débouchant à la périphérie du rotor et limitées latéralement par deux faces planes parallèles (16,19) dites face de conduite (16) et face de poussée (19), correspondant respectivement à la face en arrière du rouleau et à celle en avant du rouleau dans le sens du mouvement du rotor,
- des rouleaux (9 à 11) guidés dans chacune de ces rainures (8) de manière à pouvoir rester en contact linéique avec la surface statorique correspondante,
- deux lumières d'admission (12, 13) et deux lumières d'échappement (14, 15), ces lumières situées dans le stator étant éventuellement équipées de clapets, cette machine élémentaire étant caractérisée
- en ce qu'elle échange de l'énergie avec n'importe quel type de fluide,
- en ce que la surface statorique cylindrique a une symétrie axiale d'ordre 2 et,
- en ce que:
A - lorsqu'elle est considérée comme motrice:
. les lumières d'admission sont localisées radialement entièrement à l'intérieur du lieu géométrique des contacts que chaque rouleau (9 à 11) peut avoir dans sa rainure pendant un tour complet du rotor quand ce rouleau se maintient par ailleurs en contact avec la surface statorique, les lumières d'échappement (14,15) étant localisées radialement entièrement à l'extérieur de ce même lieu géométrique,
. une admission (12 ou 13) et un échappement (14 ou 15) successifs dans le sens du mouvement du rotor (4) sont respectivement fermée et ouvert par la face de conduite (16) d'une rainure (8) et par le rouleau correspondant (10),
. chaque lumière d'échappement (14) est positionnée angulairement de manière que son ouverture se fasse par le rouleau opérant (10) au voisinage de la position de ce rouleau qui correspond à sa sortie maximale,
. l'ouverture de chaque lumière d'admission (12) se fait par la face de poussée d'une rainure (8), un canal ouvert (18) étant prévu dans la face de conduite de cette rainure pour canaliser l'écoulement du fluide vers la chambre de travail en expansion (17), les rouleaux ne présentant à l'origine, dans leur rainure, que le jeu minimal permettant leur mouvement radial, et
B - lorsqu'inversement elle est considérée comme génératrice d'énergie fluide:
. les lumières d'échappement sont localisées radialement entièrement à l'intérieur du lieu géométrique défini ci-dessus, les lumières d'admission étant localisées radialement entièrement à l'extérieur de ce même lieu géométrique,
. une admission et un échappement successifs dans le sens du mouvement du rotor, sont respectivement fermée et ouvert par un rouleau et par la face de conduite de la rainure correspondante,
. chaque lumière d'admission est positionnée angulairement de manière telle que sa fermeture se fasse par le rouleau opérant au voisinage de la position de ce rouleau qui correspond à sa sortie maximale,
. la fermeture de chaque lumière d'échappement se fait par la face de poussée d'une rainure, un canal ouvert étant prévu dans la face de conduite de cette rainure pour canaliser l'écoulement du fluide de la chambre de travail en contraction vers l'échappement.
2. Machine volumétrique à rouleaux caractérisée en ce qu'elle comprend k machines élémentaires selon la revendication 1 et en ce que:
- le stator (1 à 3) est constitué de k anneaux statoriques (3), de deux flasques jouant le rôle de cloisons d'extrémités et de (k - 1) cloisons étanches séparant le volume intérieur limité par chaque anneau statorique des volumes correspondants limités par les anneaux voisins,
- les surfaces statoriques ont un axe commun qui coïncide avec celui de l'arbre (5),
- les rotors (4) en nombre k sont calés sur cet arbre (5) et présentent chacun un nombre quelconque nr de rainures (8) , lequel nombre nr des rainures de chaque rotor:
. au moins lorsque la machine comporte une seule machine élémentaire (k = 1), est un nombre impair n," et,

si le nombre des machines élémentaires est au moins égal 2(k≽2) peut être un nombre pair nr*.
3. Machine volumétrique conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, dans chaque machine élémentaire, les lumières intérieures au lieu géométrique sont localisées dans l'une de ses cloisons et les lumières extérieures au lieu géométrique dans son autre cloison.
4. Machine volumétrique conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, dans chaque machine élémentaire, les lumières intérieures au lieu géométrique sont dédoublées symétriquement dans les deux cloisons limitant la machine élémentaire, et les lumières extérieures au lieu géométrique sont localisées dans l'anneau statorique.
5. Machine volumétrique conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que:
- lorsqu'elle est considérée comme motrice, chaque lumière d'échappement (14) est positionnée angulairement de manière que son ouverture se fasse dans chaque machine élémentaire, exactement dans la position du rouleau opérant (10) qui correspond à sa sortie maximale,
- lorsqu'elle est considérée comme génératrice d'énergie fluide, chaque lumière d'admission est positionnée angulairement de manière telle que sa fermeture se fasse dans chaque machine élémentaire, exactement dans la position du rouleau opérant qui correspond à sa sortie maximale.
6. Machine volumétrique conforme à la revendication 2, dans laquelle le nombre de rainures présentées par chaque rotor est un nombre pair nr*, caractérisée en ce que les k machines élémentaires sont identiques et en ce que les chambres de travail évoluant dans chacune de ces machines élémentaires sont décalées successivement, d'une machine élémentaire à la suivante, toujours dans le même sens à partir d'une machine élémentaire d'extrémité, d'un même angle 8 égal à 2n/knr * (k>2).
7. Machine volumétrique conforme à la revendication 2, dans laquelle le nombre de rainures présentées par chaque rotor est un nombre impair n," caractérisée en ce que les k machines élémentaires sont identiques et en ce que les chambres de travail évoluant dans chacune de ces machines élémentaires sont décalées successivement, d'une machine élémentaire à la suivante, toujours dans le même sens à partir d'une machine élémentaire d'extrémité, d'un même angle 8 égal à π/knr** (k>2).
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