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Pompe rotative.
La présente invention concerne une pompe ro- tative qui se compose essentiellement de deux cylindres creux égaux tournant chacun autour de son axe l'in- térieur d'un autre cylindre qui les enveloppe., muni d'une cloison diamétrale évidée en son milieu. Ce der- nier cylindre a. par rapport aux deux cylindres inté¯ rieurs, un mouvement relatif de rotation, de vitesse égale à la moitié de celle des cylindres intérieurs, et qui peut donc être réalisé de deux manières .
1 oaa 8 le cylindre-enveloppe est fixe, et par suite les deux cylindres intérieurs ont, en outre de leurs rotations propres autour de leurs axes, un mouve.
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ment d'ensemble de rotation autour de l'axe du cylindre enveloppe. Nous désignerons dans la suite la pompe ainsi disposée par pompe à corps extérieur fixe.
2 cas : le cylindre-enveloppe tourne autour de son axe, et par suite les deux cylindres intérieurs tournent simplement autour de leurs axes respectifs qui sont donc fixes. La pompe ainsi connue sera désignée par pompe à cylindre extérieur tournant.
Les deux cylindres Intérieurs tournent toujours dans le même sens. Dans le cas de la pompe à cylindre extérieur fixe, il est opposé au sens de rotation de l'ensemble des deux cylindres intérieurs. Il est le même que le sens de rotation du cylindre-enveloppe dans le cas des pompes à cylindre extérieur tournant.
La rotation des cylindres intérieurs peut être obtenue par engrenages ou par simple roulement sur le cylindre-enveloppe.
Le fonctionnement comme pompe de l'appareil décrit ci-dessus résulte du fait que dans leurs mou- vements de rotation les trois cylindres créent des capacités variables, tantôt croissantes, tantôt dé- croissantes, grâce aux deux palettes qui font corps aveo le cylindre-enveloppe.
Ces capacités variables sont alternativement mises en contact avec l'aspiration et le refoulement grâce à des fentes longitudinales que présentent les cylindres intérieurs et le cylindre-enveloppe. L'examen des dessins permet de voir en détail comment les pompes sont établies et comment elles fonctionnent,
Le cylindre extérieur peut avoir un diamètre double des cylindres intérieurs, qui sont à la fois tangents entre eux et tangents au cylindre extérieur!
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il pourrait également se faire que le cylindre ex- térieur ait un rayon plus grand que le diamètre de chacun des deux petits cylindres? qui continueraient à être tangents au grand cylindre mais ne seraient plus tangents entre eux.
Différents modes d'exéoution de l'invention sont représentés à titre d'exemple aux dessins annexés.
Les figures 1 à 25 se rapportent au cas où le diamètre du cylindre extérieur est double de celui des cylindres intérieurso
Les figures 26 à 35 se rapportent au oas où le diamètre du cylindre extérieur est supérieur au dou ble de celui des cylindres intérieurs.
Les figures 1,2 et 3 représentent schématique¯ ment la pompe aspirante et foulante à cylindre extérieur fixe, la figure 3 étant une coupe verticale longitudi.. nale de'la pompe et les figures 1 et 2 respectivement des coupes suivant A-B et 0-D de la figure 3.
Les figures 4,5 et 6 représentent schématiquement la pompe aspirante et foulante à cylindre extérieur rotatif, la figure 6 étant une coupe verticale longitu dinale de la pompe et les figures 4 et 6 respective.. ment des coupes suivant A¯B et C-D de la figure 6.
Les figures 7 et 8 représentent une position relative que peuvent prendre les petite cylindres dans laquelle les fentes de ces petits cylindres sont en regard l'une de l'autre, respectivement dans le cas du cylindre extérieur fixe et dans le cas du cylindre extérieur tournanto
La figure 9 représente la ligne droite décrite par un point quelconque d'un oerole qui roule à l'inté¯ rieur d'un cercle de diamètre double$
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Les figures 10 à 15 représentent, dans le cas de la pompe à cylindre extérieur fixe, (schématique.. ment)
six positions relatives du grand cylipdre et des petits cylindres dans le but de faire comprendre le fonctionnement dans le cas où le dispositif de sépara¯ tion étanohe de l'aspiration et de refoulement est réalisé au moyen de plans inclinés.
Les figures 16 à 21 représentent schématiquement dans le cas'de la pompe à cylindre extérieur mobile six positions relatives du grand cylindre et des petits cylindres dans l'emploi d'un dispositif supplémentaire pour empêcher les communications directes.
Les figures 22 et 2@ représentent un mode de réa- lisation pratique en coupe longitudinale et en coupe transversale d'une pompe à cylindre extérieur fixe à plans inclinés.
Les figures 24 et 26 représentent un mode de réalisa tion pratique en coupe longitudinale et en coupe trans- versale d'une pompe à cylindre extérieur fixe à cylindre concentrique,
La fig, 26 représente une variante en coupe trans- versale des cylindres intérieurs et du cylindre extérieur.
La fig, 27 est une figure schématique montrant le lien.géométrique que décrit un point d'un cercle qui tourne autour de son axe et en même temps autour de l'axe d'un grand cercle auquel il est tangent,
Les figs. 28 à 33 .indiquent différentes phases de fonctionnement de la pompe suivant les positions des pe - tits cylindres par rapport au grand cylindre, les flèches pointillées indiquent les sens de rotation,les hachures 'verticales indiquant les zones d'aspirationles hachures
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horizontales celles de refoulement, les zônes non hachurées n'étant en communication ni avec le re@oulement ni avec l'aspiration.
Enfin les figso 34 et 35 sont des conp@@longitudi- nale et transversale d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple.
Dans la pompe à cylindre extérieur fixe représentée en fige. 1,2 et 3 les deux cylindres intérieurs 1 et 2 tournent autour de leurs axes, et en même temps ces axes décrivent autour de l'axe du cylindre-enveloppe 3 un mou- vement de rotation de vitesse moitié moindre.. Les sens de rotation sont indiqués par les flèches.
Deux palettes 4 et 5 font corps avec le cylindre- enveloppe et sont par conséquent fixes.
Les fentes 7 et 8 (fige. 2 et 3) sont pratiquées dans le cylindre-enveloppe, dans le sens longitudinal de celui-ci, sur environ la demi-longueur avant. Elles oom - muniquent entre elles par un conduit 9' relié à la tubulure d'aspiration 400
Les fentes 9 et 10 (figs. 1 et 3) sont également percées sur environ la demi-longueur arrière du cylindre- enveloppe et elles communiquent entre elles par un conduit 12 (figs. 1 et 3) relié à la conduite de refoulement 41.
Le cylindre 1 est muni sur toute sa longueur d'une fente 13 et le cylindre 2 est également muni sur toute sa longueur d'une fente 140
Avant d'entrer dans le détail du fonctionnement de la pompe, il est indispensable de rappeler la propriété géométrique suivante : lorsqu'un oerole B (fig. 9) roule à l'intérieur d'un cercle C de diamètre double, tout point
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A du cercle B a pour lieu géométrique une droite OA passant par le centre 0 du cercle-enveloppe C. Le point A dans le cas général décrit une hypocycloïde qui se réduit à une droite lorsque le rapport des deux cercles est égale à
1/2.
Dans ces conditions, le milieu des fentes des deux cylindres intérieurs des trouve toujours sur les palettes
4 du cylindre-enveloppe, et les bords de ces fentes dé - orivent, ainsi que l'indiquent les fige. 10 à 15, deux plans inclinés passant par l'axe du cylindre-enveloppe.
Il y a lieu aussi d'observer que.dans la position particulière des cylindres intérieure (fig.l et fig.7) les fentes de ces cylindres communiquent entre elles et font aussi communiquer l'aspiration avec le refoulement.
C'est pour éviter les fuites qui sans cela en ré - sulteraient que l'on emploie les plans inclinés dont nous venons de parler. Nous pouvons maintenant examiner le fonctionnement de la pompe d'après les figures 10 à 18 qui indiquent différentes positions des cylindres inté - rieurs.
Les flèches pointillées Indiquent le sens de rota - tion des cylindres.
Les flèches pleines simples indiquent l'aspiration et les flèches doubles le refoulement.
Les hachures verticales désignent les capacités qui communiquent avec la tubulure d'aspiration, les hachu- res horizontales, les capacités qui communiquent avec les tubulures de refoulement. Les capacités non hachurées représentent celles qui ne communiquent momentanément ni avec l'aspiration ni avec le refoulement.
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Les plane inclinés 34,35 reliés aux palattes 4,5 sont percés de fentes longitudinales 36-37 dont l'empla- oement et la largeur sont déterminés par la condition que les parties pleines de ces plans inclinés empêchent, pour n'importe quelle position des cylindres intérieurs, ' la communication directe entre l'aspiration et le refou- lement.
Les borda des fentes des cylindres intérieure décrivent, comme nous l'avons vu, les deux plans inclinés et entre les borde et les plans inclinés on ne laisse qu'un jeu infiniment petit pour év@ter à la foie tout frottement de glissement et toute fuite appréciable entre le refoulement et l'aspiration.
Le fonctionnement de la pompe se comprend aisément par l'examen des figures 10 à 15 : : dans leurs rotations les cylindres intérieurs créent des capacités variables qui communiquent avec la conduite d'aspiration lorsque leur volume s'accroit. O'est cet accroissement de volume qui produit l'aspiration. Ces capacités communiquent avec le refoulement quand leur volume décroit.
C'est cette diminution de volume qui produit le refoulement.
Dans le cas de la pompe à cylindre extérieur tour- nant, les fige. 4 et 8 indiquent les positions des cy - lindres intérieurs mettant en communication directe l'aspi- ration et le refoulement. Les figures 16 à 21 indiquent un dispositif différent du précédent pour éviter les com- munications directes de la figo 8; il consiste dans la disposition d'un cylindre 31 concentrique au cylindre-on - veloppe solidaire de celui-ci percé de fentes 39 permettant
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le passage et la rotation des deux cylindres intérieurs 1,2.
Ce dispositif évite les fuites qui pourraient se produire dans le cas.ou les organes occupent la position de la fig. 8.
Les fuites que rend possibles la position des or - ganes indiquée dans la fig. 4 peuvent être évitées par l'adoption de plans inclinés partiels 34,35 analogues à ceux représentés dans les figures 10 à 15. La description de la pompe à cylindre extérieur tournant , se distingue de celle faite ci-dessus par ce fait que le oylindre-en- veloppe tournant est entouré d'une capacité annulaire 15 et 17 (fige. 4,6,6) séparée en deux chambres parune @ cloison annulaire 16 (fig. 6), la chambre 13 étant reliée à la conduite d'aspiration et la chambre 17 à la conduite de refoulement.
On observera comme plus haut que les milieux des fentes des cylindres intérieurs ont pour lieux géométriques des plans qui sont précisément ceux des palettes.
Le fonctionnement de la pompe se voit aisément d'après les figures 16 à 21, les flèches et les hachures ayant les mêmes significations que plus haut.
Il est .vident 1 que le dispositif qui vient d'être décrit et qui consiste en un cylindre concentrique avec le cylindre-enveloppe et solidaire avec lui, peut être employé dans le cas de la pompe à cylindre extérieur fixe.
D'une façon générale ,les dispositifs décrits pour éviter les fuites peuvent être adoptés Indifféremment pour le cas du cylindre-enveloppe fixe ou du cylindre-enveloppe tournant.
Le volume de fluide aspiré par tour du cylindre-en- veloppe tournant (ou de l'ensemble des deux cylindres in-
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@ térieurs par rap@rt au cylindre-enveloppe fixe) est- égale à deux fois le volume intérieur du cylindre-enveloppe, déduction faite des volumes occupés par les épaisseurs des palettes,, plans inclinés etc...
A titre d'exemple, nous donnons fige. 22 et 23 un mode de réalisation de la pompe à cylindre-enveloppe fixe* L'axe principal 24, prolongé pa@ l'axe 25, reçoit son mouvement du moteur actionnant la pompe. Dans lieux plateaux circulaires 22 et 23, calés respectivement sur les axes 24 et 25p sont logée et tournent sur roulements @ à billes,, deux autres axes 20 et 21 sur lesquels sont ca- lés les deux cylindres intérieurs 1 et 20
Deux pignons 27 et 28 oalés sur les axes 20 et
21 engrènent avec une roue d'engrenage 26 fixée au bâti de la pompe et dont le diamètre est double de ceux des pignons.
On voit en 3 le cylindre-enveloppe dans lequel sont ménagée les conduits 9 d'aspiration et 12 de re- foulement.
La pompe représentée dans les figures 24 et
26 est à enveloppe fixe mais munie dun cylindre concen- trique 31 représenté schématiquement dans les figures 16 à 21.
Ce cylindre est solidaire de deux plateaux
22 et 23 faisant corps avec deux autres plateaux 32 et 33, ces derniers étant calés sur les axes principaux
24 et 25,en prolongement l'un de l'autre et recevant leur mouvement du moteur de la pompe,, Les cylindres
1 et 2 ont pour axes 20 et 21, et ceux-ci août fixés
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respectivement d'une part aux plateaux 22 et 23 et d'autre part aux plateaux 23 et 33.
Deux pignons 27 et 28 sont calés sur les cylindres 1 et'2 et engrènent avec la roue d'engrenage 26, de diamètre double de celui des pignons, fixée sur le bâti de la pompe.
Les figures 26 à 35 se rapportent au cas où le rayon du cylindre extérieur est supérieur au diamètre de chacun des cylindres intérieurs, Le mode d'exécution représenté s'applique au cas où le cylindre extérieur est fixe, mais, bien entendu, ie même principe pourrait. également s'appliquer au cas où le grand cylindre tour- nerait autour de son axe.
Il est facile de démontrer que lorsqu'un cer- ole B (figure 27) tourne autour de son axe D en même temps qu'il est enßrainé dans un mouvement de rotation général autour de 1'axe 0 d'un grand cercle C auquel il reste toujourà tangent (le rapport des diamètres étant différent de deux) et lorsque le nombre de tours par minute du premier mouvement de rotation est égal au double dénombre de tours par minute du second mouve- ment, le lieu géométrique décrit par un point A du cercle B est une ellipse allongée E dont les axes princi¯ paux passent par le centre du cercle C.
Ce lieu est également une ellip@e si le point A fait partie du cer- cle B mais se trouve à l'extérieur de la circonférence du cercle B, sous la condition indiquée plus haut que le rapport des nombres de tours par minute des deux mouvements de rotation soit égal à 2.
L'adoption pour les deux petits cylindres d'un diamètre inférieur au rayon du'grand cylindre laisse entre eux un espace libre qui sera occupé par l'arbre
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principal 25 de la pompe (figure 26). La figure 34 montre que sur cet arbre 25 sont calés les deux pla- teaux 22 et 23 qui supportent les axes 20 et 21 des cylindres intérieurs 1 et 2.
Cet arbre 25 a ici une forme particulière :sa section transversale est un quadrilatère à faces cour-. bas, compose de deux faces circulaires convexes et de deux faces circulaires concaves,, la concavité de celles ci épousant la surface cylindrique extérieure des deux petits cylindres.
Le diamètre de cet arbre à l'endroit des faces convexes est tel quelorsque les petits cylindres 1 et 2 occupent par exemple les positions des figures 29,30 et 31, les faces convexes viennent en contact avec les extrémités des cloisons diamétrales 51 et 52.
Il résulte de cette disposition de l'arbre 25 que celui-ci sert non seulement à relier les deux pla¯ teaux 22 et 23 (figure 34) mais aussi à assurer l'étan¯ chéité pour certaines positions des petits cylindres.
Pour emjpêcher que, dans la position des cylin¯ dres de la figure 33 et des positions voisines 11 y ait communication entre les lumières d'aspiration et de refoulement 53 et 54 et 55 et 56 (figure 33) il y a lieu de disposer de petites surfaces inclinées @7 et 58 (figures 26 et 33) qui seront des portions de sur. faces elliptiques, ainsi que cela résulte de l'observa. tion concernant le lieu géométrique indiquée plus haut,
On voit en figures 26 et 28 à 33 que les petits cylindres ont une coupe transversale en forme de croissant cette forme s'explique par l'obligation que,dans toutes les positions des petits cylindres (par exemple 28 et 32),
leur surface intérieure soit en contact
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avec les extrémités des cloisons diamétrales 51 et 52. Cette condition est très sensiblement remplie lorsque la surface intérieure des petits cylindres est circulaire et présente avec la surface extérieure une forme de croissant* Mais on peut prévoir que cette surfaca intérieure soit con- centrique à la surface extérieure, sous la condition que les borda des fontes des petits cylindres soient taillés en biseau.
Il y a lieu toutefois de noter que la condition de contact entre la surface intérieure des petits cylin¯ dres et les extrémités des cloisons diamétrales peut être assurée-sans aucun jeu et pour n'importe quelle position des petits cylindres en donnant à cette surface intérieure une forme légèrement ovalisée que l'on peut définir faci¯ lement soit par une épure, soit même par le calcul.
La pompe r@@ative conforme à l'invention pourrait comporter un nombre de cylindres intérieurs ou¯ périeur à 2. Dans ce cas leur diamètre serait déterminé en conséquence, le nombre de lumières d'aspiration et de refoulement du grand cylindre serait le même que celui des petits cylindres, le rapport du nombre de tours par minute des petits cylindres au nombre de tours du mou¯ vement relatif du grand cylindre par rapport aux petits étant égal au nombre dès petits cylindres.
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