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Il K&SHII# BECEPTBICE OU MOTRICE RaTgTZVE AVEC BOTOB POURVU DE PALES, .AILES, ETC "
La présente invention est relative àdes machines réceptrices ou motrices, rotatives dans lesquelles il existe un rotor avec ailes, aubes, pales, etc., qui ferment des chambres de travail de capacité variable .La capacité variable de ces chambres de travail est obtenue par le fait que le rotor est disposé excentriquement par rapport au stator de la machine.
Il existe déjà différentes formes de réalisation
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de ces machines. Dans le brevet belge N 379 379 et dans le brevet français correspondant ? 716 210 se trouve décrite une machine de ce genre dans laquelle les chambres de travail sont pendant le fonctionnement, remplies d'un liquide en quantité telle que ce liquide remplisse complètement les chambres de travail pendant la rotation, au moment où la capacité de la chambre est la plus faible. Dans ce même brevet N 379 379, on a indiqué comment ces machines fonctionnent et doivent être construites afin que les surfaces liquides, aussi bien pendant le fonctionnement normal que pendant le réglage de la machine, ne soient pas agitées mais restent unies et que, par suite, le rendement de la machine soit satisfaisant.
La présente invention est relative à un perfec- tionnement à ces machines et elle a pour but, principalement, de réduire les pertes par frottement intérieur. Les amélio- rations décrites ici peuvent s'appliquer non seulement aux machines avec remplissage de liquide, mais encore, avanta- geusement, aux machines basées sur le même principe et sans liquide.
Il est déjà connu d'absorber, en totalité ou en partie, les forces centrifuges des pales, aubes ou objets analogues, tournant avec le rotor, au moyen de bagues de soutien contre lesquelles s'appliquent toutes les pales et qui prennent part, elles-mêmes, à la rotation avec une certaine vitesse. Les formes de réalisation connues présen- tent, toutefois, l'inconvénient que les bagues de soutien sont guidées sur des surfaces cylindriques fixes du stator et sont appliquées contre ces surfaces de guidage fixes par la pression de travail du fluide moteur de la machine comme des tourillons sont appliqués contre leurs coussinets.
Du fait du frottement de glissement qui se produit, les bagues de soutien se trouvent fortement freinées, dans les formes
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de réalisation connues, et il se produit une usure réci- .roque rapide entre les parties intérieures mobile et fixe de la machine.
La présente invention a pour but de réduire cet inconvénient et donne, pour les différentes formes de cons - truction de machines tournantes du genre indiqué ci-dessus, un principe de construction au moyen duquel les anneaux de soutien ne glissent pas sur des surfaces de guidage fixes du stator, en étant soumisés à la pression de fonc- tionnement , mais roulent sur des surfaces cylindriques tournantes du rotor, comme des bagues de graissage suspen- dues roulent sur l'arbre , dans des paliers graisseurs.
En remplaçant ainsi le frottement de glissement de l'anneau de soutien par un frottement de roulement, les anneaux de soutien sont beaucoup moins freinés que précédemment ,ce qui permet d'obtenir une augmentation sensible de la durée de la machine et une diminution de la perte d'énergie.
On va décrire ci-dessous les particularités de l'invention en se référant! un exemple de réalisation de l'invention. Comme exemple de réalisation, on a choisi une machine avec remplissage de liquide qui travaille comme compresseur d'air. La machine pourrait, toutefois, être utilisée avec un mode de construction absolument analogue pour refouler un agent de travail non élastique et pourrait également servir comme machine motrice. Le principe du mode de fonctionnement reste le même.
On a représenté un exemple de réalisation de l'invention sur les dessins annexés, dans lesquels:,,,
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La figure 1 est une coupe longitudinale faite suivant des plans de coupe différente de la figure 2. La moitié de droite est une coupe faite suivant la ligne c-d de la figure 2, le quart de gauche supérieur est une coupe faite suivant la ligne c-o de la figure 2 et le quart de gauche inférieur est une coupe faite suivant la ligne o-e de la figure 2.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne a-b de la figure 1.
La figure 3 représente un détail de construction.
La figure 4 est une coupe suivant la ligne f-g de la figure 1.
La figure 5 represente un anneau de soutien en perspective.
La figure 6 représente une pale en perspective , et
La figure 7 représente trois des sabots de rete- nue de la machine.
Comme on le voit sur la figure 1,,.la machine est constituée dabord par un carter dont la moitié inférieure est désignée par 1 et la moitié supérieure par . Les deux moitiés du carter sont réunies au moyen de boulons 3. Dans la partie inférieure du carter, il est prévu une ouverture 4, qui sert pour l'évacuation de l'eau qui peut s'être fortuitement introduite dans le carter, ainsi qu'à l'évacua- tion de l'air. Dans le carter 1, est logé un cylindre de commande qui sert à la commande des ouvertures d'admission et d'échappe- ment.Ce cylindre de commande est fait de deux moitiés 5 et 6 qui peuvent être coulées en une seule pièce cylindrique.
Le cylindre de commande 5¯ porte l'un des paliers de l'arbre 7. Ce palier est constitué par une douille 8 dans laquelle est prévue une garniture .µ. L'arbre 7 est monté dans un
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palier à rouleaux 10 qui est maintenu dans la direction de l'axe au moyen d'un écrou 20 vissé sur l'arbre 7. Une gar- niture 11 est maintenue en place par la douille 12. la douille 12 est fixée à l'anneau 13 par des vis 14 et l'anneau 13, de son côté, sert à fixer le palier 10 et la douille sur le cylindre de commande 5, au moyen de vis 15.
A l'autre extrémité de l'arbre 7 se trouve le palier 10' qui est logé dans une douille correspondante 8' et cette douille est fixée sur le cylindre de commande 6 au moyen d'un convercle .lA fixé par des vis 17.
L'arbre 1 comporte, en son milieu, un renforcement 18 se prolongeant de part et d'autre, par des pas de vis 19 et 19'. Sur ces pas de vis se vissent des bagues 21-21' qui servent à maintenir une pièce en forme de moyen 22. Cette pièce est portée par l'arbre 2 et est entraînée en rotation avec lui au moyen de clavettes 22' se logeant dans des en- tailles 22''. Sur le moyeu 22 ,est monté un disque 24 qui porte une pièce tubulaire 23. Le cylindre 23, le disque 24 et le moyeu constituent le rotor de la machine et ces différents organes peuvent être d'une seule pièce. Le dis- que 24 est pourvu de fentes radiales 25 et comporte, en outre, des encoches 26 disposées de façon circulaire.
Sur le pourtour du cylindre 23 sont prévues, des deux côtés, des brides 27 et 27'. Sur ces brides se fixent, des deux côtés, des couvercles 28 au moyen de vis 29. Les couvercles 28 tournent dont avec le rotor 22, 23 et 24. L'espace creux annulaire constitué par ces pièces est fermé de façon hermétique par rapport au cylindre de commande 5 et 6 au
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moyen de garnitures 31. Ces garnitures peuvent être d'un genre quelconque. Elles peuvent être faites au moyen de la manière de garnissage habituelle. A L'intérieur de l'espace creux cylindrique du rotor, deux anneaux 32 et 32" se trou- vent appliqués contre les couvercles 28, ces anneaux cons - tituant une particularité de la présente invention, Ces anneaux ne sont, en aucune façon, réunis au rotor de la ma- chine.
Ils sont appliqués seulement en un point,contre les surfaces intérieures 33 de la partie 23 du rotor. Leur mode d'action sera expliqué plus loin.
Dans l'espace creux annulaire constitué par les pièces 22, 23,24 et 28,sont disposés des sabots de guidage 34 en nombre égal de chaque coté du disque 24. Ces sabots de guidage 34 sont réunis ensemble par paires au moyen de bou- lons 35' qui passent à travers les ouvertures 26 du disque 24. Les sabots 34 vont en s'amincissant en forme de trapèze sur leurs faces latérales et ils ont juste la largeur né- cessaire pour laisser libres les fentes 25 du disque 24.
Dans ces fentes 25 passent des palettes plates 35 ( figure 6) dont les arêtes latérales 36 vont jusqu'aux converoles latéraux annulaires 28. Les bords extérieures latéraux des pales 35 s'appliquent contre les surfaces intérieures 42 des anneaux 32. Ces pièces tournantes fonctionnent de la façon suivante:
Le cylindre de commande 5,6 comporte à l'intérieur de la machine une surface périphérique cylindrique qui est excentrée par rapport au point de rotation médian 0 ou par rapport à l'axe de l'arbre 7. On voit l'importance de cette excentricité sur la figure 2, dans laquelle c est le centre de l'arbre tournant ? et e le centre de la surface périphé- rique excentrique du cylindre de commande 5-6.
Cette surface @
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phéripherique extérieure est désignée, dans les figures 2 et 3, par !il.
La valeur de l'excentricité est importante au point de vue de la capacité de travail de la machine. Dans le 'brevet N 379 379 mentionné ci-dessus, on a indiqué quelles étaient les conditions à satisfaire.
La différenoe entre le diamètre intérieur libre des anneaux 32 et le diamètre du pourtour 37 du cylindre de commande est juste assez grande pour que les pales 35 se logent entre ces pièces. De ce fait, les arêtes inférieures 38 de ces pales glissent toujours en étant appliquées le long de la surface phériphérique 37 et assurent d'une part, une certaine étanchéité et, d'autre part, un guidage des anneaux 32 qui doivent se placer excentriquement dans le cylindre 23 du rotor même µ. l'état de repos de la machine, .four améliorer l'étanchéité,, on peut utiliser la disposition représentée sur la figure 3, dans laquelle des tôles élas- tiques 41 sont fixées au moyen de boulons 39 sur les arêtes inférieures des pales 35.
Grâce a cette disposition, les anneaux 32, bien point qu'ils ne soient réunis en aucun/avec le rotor de la machine, ont une position bien déterminée par rapport au rotor. Lorsque ce dernier tourne, ils sont appliqués, du fait de la force centrifuge des pales 35, contre la surface intérieure 33 du rotor tournant 23, de sorte qu'ils roulent sur la surface intérieure 33. De cette façon , le rotor 2,3 transmet son mouvement aux anneaux 52. Lorsque ( figure 2) le point A de l'anneau 32 atteint progressivement en tournant le point B, les surfaces intérieures 42 des anneaux 32 gui-
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dent les arêtes extérieures des pales 35 de telle façon que l'arête inférieure 38 des pales s'applique toujours sur la surface phériphérique 37 du cylindre de commande 5-6.
Sur la surface 37 des cylindres de commande 5-6 sont prévues différentes ouvertures pour l'admission et l'échappement de 1air. Sur la figure 1, on a représenté, sur le c8té gauche inférieur, la canalisation d'une amenée d'air 43 qui est disposée dans le cylindre de commande 5.
Cette amenée d'air 43 pénètre par des ouvertures 44 dans l'intérieur du rotor tournant. Les ouvertures 44 peuvent être interrompues par des barreaux transversaux 45. de sorte que l'ouverture d'entrée d'air, qui va sur la figure 2 du point 46 au point 47 a la forme d'une grille. L'arête 46, dans la figure 2 est par conséquent l'arête commandant le commencement de l'admission d'air et l'arête 47 commande la fin de l'admission d'air. La rotation se continuant, le volume d'air enfermé dans les chambres 48 (figure 2) se trouve comprimé , du fait de l'excentricité du cylindre de commande 5-6, par la surface de l'eau 49 qui va toujours en se rappro- chant de la surface extérieure du cylindre de commande, jusqu'! ce que l'arête 51 ait été atteinte.
Cette arête dé- termine le commencement de l'échappement de l'air et l'arête 52 déterminé la fin de l'échappement de l'air. L'air, qui pénètre dans la canalisation 53 par l'ouverture d'échappement d'air limitée par les arêtes 51 et 52, est mis en rotation par la forme incurvée de la surface 54. Dans la canalisation 53, il est prévu une pale 55, qui sert à séparer, par action de la force centrifuge, l'air de l'eau entraînée. L'eau qui est séparée pénètre par l'ouverture 56 dans l'espace 57 (figure 2) du cylindre de commande, descend et s'écoule par
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l'ouverture 58 (figure 1) ; par contre, 1air est refoulé vers le haut par les canalisations 53 des deux côtés de la machine.
L'eau , enfermée à l'intérieur du rotor de la machine dans les chambres constituées par les palettes 35, est projetée vers l'extérieur par la rotation, du fait de la force centrifuge, est constitue un anneau d'eau tournant.
La surface supérieure intérieure de cet anneau d'eau est indiquée dans la figure 2. Chacune des différentes masses d'eau se trouvant dans les chambres 48 , entre les pales 35, agit comme un piston . Dans le brevet ? 379 379 déjà men- tionné, on a indiqué les moyens qui sont nécessaires pour que la surfacé de l'eau reste unie et qu'il ne se produise pas d'agitation. Dans la forme de réalisation perfectionnée de la machine décrite ici, il n'est pas bien à craindre que 1 eau s'agite lorsque l'on a pris une valeur correcte pour l'excentricité.
Pour introduire de l'eau dans le rotor, il est prévu dans le cylindre de commande 6, une ouverture 59. Par cette ouverture, on peut même remplacer continuellement 1*eau qui s'est perdue, éventuellement, du fait du fonc- tionnement de la machine. En outre, cette ouverture peut servir pour régler le débit de la machine, ainsi que cela a été indiqué dans le brevet antérieur déjà mentionné.
De façon à rendre étanches les chambres de travail, à l'intérieur du rotor, même en ce qui concerne les chambres intercalaires comprises entre le disque 24 et les deux cylin- dres de commande 5 et 6, il peut être prévu des garnitures 61 faites en une matière utilisable à cet effet.
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Alors que dans le brevet antérieur, les pales tournantes, entre lesquelles l'eau et l'air à comprimer étaient enfermés, glissaient à grande vitesse sur les surfa- ces de guidage, dans le.dispositif selon l'invention le frottement de glissement est remplacé par un frottement de roulement des anneaux 32 sur les surfaces 33 du rotor 23.
De ce fait, on augmente très sensiblement le rendement méoanique. Du fait que l'on emploie un anneau d'eau, il n'est pas nécessaire de graisser les parties intérieures de la machine car l'eau elle-même , sert de lubrifiant.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté. On peut ,par exemple, amener de façon positive la vitesse de l'anneau 32 à celle du rotor 33 en faisant engrener ces éléments l'un avec l'autre au moyen de dentures.
Le rotor et le stator peuvent aussi avoir une forme telle que les anneaux de soutien roulent par leurs surfaces internes au lieu que ce soit par leurs surfaces externes, sur les surfaces du rotor.
D'autre part, l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de disques plats 35 qui peuvent avoir également d'autres formes. Toutefois, on peut également supporter l'effet de la force centrifuge par des anneaux de soutien qui sont analogues aux anneaux 32 et qui roulent sur le rotor tournant et tournent avec lui. Enfin, le principe de l'inven- tion est également applicable à des machines qui travaillent sans remplissage de liquide. Toutefois, en ce cas, il doit être prevu un graissage particulier.