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" Turbo-piston compresseur ".
La présente invention a pour objet un compresseur 'dans lequel les organes de compression ont à la fois un mouvement de rotation continu et un mouvement de translation alternatif.
Ce compresseur se compose, en principe, d'une partie fixe, le stator et d'un ensemble d'organes mobiles, formant un rotor, à déplacement rectiligne alternatif.
Les gaz à comprimer sont aspirés et filtrés à la périphé- rie du stator, d'au ils sont dirigés, à l'intérieur de l'ar- bre creux du rotor.
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Le stator comporta.un chemin de roulement de forme sinueu- se .dans lequel sont guidés des galets réglables portés par le rotor, si bien que celui-ci est animé non seulement du mouve- ment de rotation continu transmis directement par l'arbre, mais encore d'un mouvement de va-et-vient axial.
Dans ces conditions, la compression du gaz s'effectue en trois temps : le gaz arrivant au centre est d'abord aspiré, sous l'effet de la force centrifuge, dans des cavités infé- rieures au rotor. Par la jeu de clapets et des organes mobiles du rotor, qui forment piston, le gaz subit alors une première compression, pour être ensuite évacué à la périphérie du rotor, et comprimé à nouveau, sous l'effet de la force centrifuge, après avoir déplacé, à cet effet, une bague extérieure/formant tiroir.
L'étanchéité et le graissage des joints de ces différents organes sont obtenus par le mouvement sinueux du fluide lui- même entre les surfaces frottantes, le lubrifiant étant, au préalable,. mélangé au fluide.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple, un mode d'exécution suivant l'invention.
La figure 1 en est une poupe axiale en élévation; la figure 2 une coupe axiale en profil; la figure 3 est une coupe par l'axe III-III de la fig.l, certaines parties de la machine n'étant pas coupées, pour plus de clarté .. la figure 4 est une coupe axiale de profil d'une varian- te de la machine.
Le stator 1 est composé de deux parties la et lb, entre- toisées par le conduit circulaire d'évacuation 2, de façon à former un chemin de roulement sinueux 3.
Le gaz est aspiré dans deux chambres 4, formées entre la surface extérieure du stator et un carter 5. Deux filtres an- nulaires, formés chacun par deux cylindres perforés 6 concen- triques, entre lesquels est interposée une matière filtrante
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7, sont disposés à la périphérie du carter.
Le conduit d'évacuation 2 peut, ainsi que le montre la fig. 2, comporter plusieurs ouvertures 8 permettant d'utiliser les gaz comprimés en plusieurs points.
La figure 4' au contraire, se rapporte à un compresseur dont le conduit d'évacuation 2 a une forme telle qu'elle fa- vorise, de la part du gaz évacué, lequel possède une certaine vitesse radiale et circonférentielle, la formation d'une in- finité de palettes mobiles, qui agissent d'une façon analogue à celle d'une turbine où le fluide travaille fluide sur flui- de; les pertes dues au frottement sont ainsi supprimées. l'arbre moteur 9 est monté sur le stator par l'intermé- diaire de deux manchons ou douilles 10, formant coussinets.
Ces douilles sont fixées au stator par des écrous 11. Des ba- gues 12 sont interposées entre ces écrous et le carter. Elles reçoivent la tuyauterie 13 d'arrivée d'huile. Un petit orifi- ce fait communiquer cette arrivée d'huile avec un joint 14, placé entre chaque douille et l'arbre.
D'un coté de l'arbre, l'écrou 11 est borgne; de l'autre, l'arbre reçoit un plateau 15, servant à l'entraînement.
L'arbre moteur est creux sur une partie de sa longueur.
La cavité intérieure 16 ainsi formée est reliée aux chambres d'aspiration 4 par des orifices 17, percées dans l'arbre d'une part, et, des ouvertures 18 et un alésage 19 du manchon, d'au- tre part.
Dans cet arbre, sont également pratiquées des rainures 20 dans lesquelles viennent s'engager des clavettes 20a por- tées par le rotor.
Ces clavettes ont dans les rainures un certain jeu lon- gitudinal' de façon à permettre le glissement alternatif du rotor sur l'arbre.
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Le rotor glissas en tournant, pendant ses déplacements sur les douilles10 par l'intermédiaire de deux couronnes 21a dont la section est en forme d'équerre, rapportées sur l'âme 21 du rotor. L'étanchéité et le graissage sont obtenue, entre les surfaces frottantes par un joint assez semblablé à un' joint à labyrinthe, avec cette différence que l'étanchéité et le graissage peuvent être obtenus par le mouvement sinueux et allongé des gaz chargés de lubrifiant entre les surfaces frot- tantes.
Si, dans ces conditions, l'étanchéité était insuffisante, il serait possible, par différence avec les compresseurs unique- ment rotatifs, et grâce aux deux mouvements combinés du rotor, d'utiliser des joints et des segments analogues à ceux des compresseurs alternatifs.
L'âme 21 du rotor porte des galets 22, placés à lextré- mité de bras creux 23. Ces galets sont réglables en position.
Ils sont montés, à cet effet, sur un tourillon 24, qui peut tourner dans une douille 25, vissée dans la cage formée par le bras 23. Le même filetage reçoit également une pièce 26 dont la fixation est assurée par un contre-écrou 27. Un boulon cen- tral 28, muni d'un écrou et d'une bille, sert à régler la hauteur du galet dans le rotor. L'extrémité sphérique de la pièce 26 est engagée dans un logement de la clavette 20a cor- respondante.
Les galets 22 se déplacent dans le chemin de roulement sinueux 3, formé par les deux parties du stator.
Les couronnes 21a qui sont, en quelque sorte, des pistons, sont entretoisées entre elles, avec un certain jeu, par des barres 29. Elles sont percées d'ouvertures 30e pour le passa- ge des gaz aspirés et déjà comprimés de la chambre intérieure 36 dans des chambres de compression 31a et 31b.
Les barres 29 portent, à cet effet, à leurs extrémités, des clapets circulaires 32a et 32b. obturant les ouvertures
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30 d'une des couronne$, pondant que celles de l'autre sont ouvertes.
L'extrémité des bras 23 voisine du galet porte un méplat 33.
Sur ces méplats viennent butsx les tiroirs 34a et 34b qui s'appliquent, d'autre part, à l'extrémité périphérique des couronnes 21a Un certain jeu est prévu pour permettre les déplacements alternatifs du tiroir annulaire, qui glisse en même temps qu'il tourner l'intérieur du stator 1 en formant, avec lui, un joint semblable à celui dont il est question plus haut. Ces tiroirs annulaires 34a et 34b sont renforcés inté- rieurement par des nervures 35, qui, en augmentant la résis- tance, ont pour but d'améliorer encore l'étanphéité du joint formé par le tiroir et le stator, l'étanchéité de ce joint, de même que son graissage, pouvant être obtenus par un joint analogue à oelui des couronnes 21a.
Ces rainures 35 correspondent avec la surface extérieure du tiroir, par de petits orifices, par lesquels le fluide @ s'introduit entre les surfaces flottantes, où il renoontre du fluide des chambres de refoulement, lequel contrarie' la ten- dance à s'échapper du premier.
, Le fonctionnement de ce compresseur est le suivant:
Les gaz sont aspirés, comme il dit plus haut, dans l'inté- rieur de l'arbre creux, et dans la chambre 36, formée par l'âme du rotor et les couronnes 21a.
Le rotor est représenté, sur la figure 1, dans sa posi- tion moyenne. Supposons que les galets 22 soient, sur le che- min de roulement, dans une position telle que l'arbre, en tournant, imprime au rotor un mouvement reotiligne dans le sens de la flèche jf.
.Le clapet 32b s'applique sur son siège, au début de la course par l'effet de son inertie et ensuite par celui de
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la résistance du gaz qui se trouve comprimé dans la chambre 31b
Le gaz, comprimé dans cette chambre, décolle le tiroir 34b, qui, par son inertie, tend du reste à rester en place et qui vient buter sur le méplat 33 correspondant.
Il est ensuite comprimé et projeté, sous l'effet de la force centrifuge, dans le conduit périphérique 2 où on pour- ra l'utiliser.
En même temps que la clapet 32a est décollé, le clapet 32b est appliqué sur son siège. Le gaz aspiré passe de la chambre 36 dans la chambre 31a, où se produit une aspiration, tandis que le tiroir 34a vient s'appliquer, jusqu'à la fin de la course, sur la couronne 21a correspondante.
Pendant la course inverse, le gaz est comprimé et débi- té, dans les mêmes conditions, par l'intermédiaire du tiroir 34a .
Le graissage des différentes pièces en mouvement est ob- tenu au moyen du lubrifiant (de l'huile .par exemple) intro- duit par la tuyauterie 13 et mélangé au gaz.
Cette huile qui arrive dans le joint 14, est aspirée par le courant de gaz qui passe dans le conduit 18 avoisinant.
Elle est divisée, pulvérisée en quelque sorte et entraînée, par le gaz à l'intérieur de l'arbre.
Là, elle subit l'effet de la température ambiante, qui la vaporise; c'est alors que la force centrifuge la rejette vers la périphérie, où elle s'introduit entre les surfaces frottantes, produisant ainsi un graissage abondant et effi- cace.
Grâce à la température intérieure, si des particules d'eau sont introduites dans la machine, elles sont également vaporisée dans la chambre 36 et facilement expulsées.
La surface des filtres 6 étant très grande, le gaz as- piré entre avec une vitesse très réduite. A chaque vitesse de de rotation du compresseur, et pour une même surface d'entrée, correspondent des pressions différentes P1, P2 des gaz
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aspirés; La variatinn de ces pressions fait également varier la température t1 t2 de ces gaz.
Pour obtenir une température normale t du gaz, il est né- oessaire de lui transmettre de la chaleur sur toute la lon- gueur du parcours, depuis l'ouverture d'entrée jusqu'à l'in- térieur de la machine. Dans le cas contraire, il se produirait une augmentation de la résistance d'aspiration et en même temps une diminution de la quantité de gaz aspiré, c'est-à-dire une perte et une diminution de rendement.
On obtient une répartition rationnelle de la chaleur dans les gaz aspirés en disposant dans les deux chambres an- nulaires 4, des pales radiales 35a fixées sur la cloison des chambres de compression. La position de ces pales est telle que leur écartement est diminué vers le centre, ainsi que le représente la figure 3.
Les gaz aspirés ont, par suite du passage dégressif qui leur est offert entre les pales, une vitesse qui augmente progressivement de l'extérieur vers le centre.
Ils restent dono plus longtemps au contact de la partie extérieure des chambres 31a et 31b,qui est la plus chauffée.
La disposition et la forme des pales sont telles que Inchangé de chaleur ainsi obtenu soit régulier e que la chu- te de température des gaz aspirés soit compensée par la cha- leur venant de l'intérieur du compresseur.
Le refroidissement des chambres de comprassion est ainsi réalisé dans les meilleures conditions.
Une augmentation de la vitesse de rotation du compres- seur entratne une augmentation de la quantité de gaz aspiré.
Mais en même temps. la température des gaz aspirés baisse, et comme la quantité de gaz comprimés est plus grande, l'ex- cès de chaleur a l'intérieur de la machine doit être plus grand. Bans cette construction il est donc possible, par simple réglage de la surface du filtre (qui est extrêmement
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grande relativement à celle des filtras connus) d'obtenir le meilleur rendement de la machine, et de maintenir en même temps ,à l'intérieur de la machine, la température qui convient pour le meilleur rendement et pour les meilleures conditions de graissage.
Ainsi qu'il ressort de la description le compresseur sui- vant l'invention agit simultanément comme un compresseur cen- trifuge puisque la masse de gaz se trouve en rotation de l'en- trée jusqu'à la sortie, et comma un oompresseur à piston puis- qu'il comporte des chambres d'aspiration et de compression dans lesquels le piston est animé d'un mouvement de va-et- vient. Ce compresseur ne présente cependant pas les inoonvé- nients des compresseurs ordinaires à piston , car les réac- tions axiales sont supprimées, puisque le mouvement de rota- tion de l'arbre d'entraînement est transformé directement en' mouvement de va-et-vient, sans l'intermédiaire d'une commande par bielle et manivelle.
Un autre avantage consiste en ce qu' on peut, en multipliant le Nombre des sinuosités du chemin de roulement, imprimer au piston, un nombre de courses relative- ment grand pour un seul tour de rotation de l'arbre. En outre , le piston travaille sur sen deux faces.
Les efforts d'inertie qui se produisent dans les fins de oourse sont utilisés pour effectuer les déplacements re- latifs des organes distributeurs, et l'évacuation du fluide.
Comme le gaz prend part à la rotation de la partie in- térieure, il en résulte que le graissage et l'étanchéité de tous les organes mobiles pourrai être obtenus par le seul passage de ce gaz entre les surfaces frottantes.
On a, d'autre part, la faculté d'ajouter, grâce aux deux mouvements combinés du rotor, des joints et des segmenta analogues à ceux qu'on utilise pour les machines alternati- ves.
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En outre, on obtient en ajoutant simplement du lubrifiant aux gaz aspirés un graissage parfait de toutes les parties en mouvement, et, en particulier, du piston et du tiroir.