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"Compresseur à piston tournant".
La présente invention a pour objet un compresseur à pieton tournant avec anneaux on segments de rouelement. Ces seg- ments sont montés dans l'enveloppe stationnaire avec 'un jeu tel qu'il se produit entrel'enveloppe et les segments une pression d'huile d'aprèsl'effet dit "effet de Michell". La grandeur de cette pression d'huile dépend automatiquement de la pression régnant sur les segments de roulement. Le piston tournant comporte des tiroirs séparés qui s'appuient sur des patins; ses patins sont disposés entre les segments et , les tiroirs et sont de forme telle qu'il peut se former sous ces derniers une pellicule ou film d'huile en forme de coin.
On connaît déjà des compresseursà piston tournant*Pour
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oes compresseurs, on a déjà proposé de faire tourner conjoin- tement une partie de la chemise entourant l'espace de tra- vail en forme de croissant,afin que les tiroirsplats pro - jetés vers l'extérieur par la force centrifuge puissent tra- vailler avec moins de frottement. Les forces agissent de l'in- térieur sur ces segments de roulement,forces qui sont compo- sées de la pression gazeuse et de la force centrifuge des tiroirs plats,doivent être renduesinoffensives par des dis- positifs compensateurs. Mais ces dispositifs ne suffisant que trèsimparfaitement pour le but visé.
S'ils doivent agir de l'extérieur sur les segments de roulement du fait qu'ils engendrent une contrepression donnée, ils ne peuvent établir l'équilibre que pour un nombre de tours déterminé et une cer- taine pression gazeuse,donc par exemple à l'état d'inertie.
Lors du démarrage ou avec une pression gazeuse plus basse,' l'équilibre est perturbé et les segments sent déplacés,ce qui est inadmissible. De même, il est évident qu'on ne peut em- ployer avec une pression gazeuse variable et avec une vites- se circonférentielle variable,de semblables dispositifs éga- lisateursde pression, car la direction des forces internes résultantes varie.
Des dispositifs d'égalisation qui agis- sent par l'intérieur et qui engendrent par exemple par des percées prévues dans les segments,une égalisation de pression en direction radiale,ne fonctionnent de manière Batisfaisan- te qu'avec une vitesse oiroonférentielle limitée,car ils se bornent à compenser la pression gazeuse.En cas d'augmenta- tion de la vitesse circonférentielle,les segments de roule- ment sont déplacés par la force centrifuge.
On a aussi proposé d'employer un ou plusieurs segments ou anneaux tournant facilement,ces anneaux n'étant pas montés dans l'enveloppe,mais comportant un jeuperpendiculairement à l'axe,de aorte qu'ils peuvent se régler librement sur les
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extrémités externes des tiroirs.' Cette solution n'est elle aussi pas utilisable,car lorsque la pression gazeuse l'emporte sur la foroe centrifuge au point le plus étroit de l'espace de travail en forme de croissant, l'anneau de roule-* ment est poussé radialement vers l'extérieur.
Il écarte ainsi les tiroirsde la paroi opposée de l'enveloppe, et il se forme sur le côté de compression, entre le corps du piston et l'enveloppe, une fente de la largeur des anneaux de roulement,cette fente possédant la hauteur correspondant au dépla- cement de l'anneau de roulement,de sorte qu'il existe une communication directe entre le conduit d'aspiration et le conduit de ref oul ement.
On connaît finalement une construction dans laquelle les anneaux qui viennent d'être décrits ont un jeu perpendiculairement à 1' axe,tandis que,par l' intermédiaire de cloisons axialement déplaçables, une pression externe correspondant la pression interne, est exercée sur la surface périphérique externe de ces anneaux,ce qui assure une égalisation des pres- sions. Dans cette construction,les anneaux de roulement sont stabiiisés du fait que les tiroirs plats s'appuient en partie sur la percée d'enveloppe. Mais cette construction est limitée à une vitesse circonférentielle déterminée, qui ne peut pas être dépassée, sans qu'il se produise une forte usure antre les tiroirs plats et la paroi de l'enveloppe.
De plus,avec ' une grande vitesse oirconférentielle, il se produitde très fortes pressions d'application même avec des anneaux de roulement fonctionnant parfaitement,car lestiroirs ne touchent ces anneaux que suivant une ligne. De ce fait,la vitesse air- conférentielle admissible est égaiement limitée.
Comme le rendement spécifique de la machine ne dépend que de la vitesse circonférenteille,un dispositif psrmettant une augmentation notable de cette vitesse,représente un avantage. On décrira dans ce qui va suivre un dispositif qui per-
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met une augmentation notable de la vitesse oirconféraltielle dans les machines à piston tournant.
L'invention est basée sur la constatation que la vitesse
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oiroonfàrentieiie doit être notablement augmentée si on donne aux anneaux de roulement une forme telle qu'il peut se former derrière ces anneaux un o oin d'huile, dont la pres- sion d'huile se règle automatiquement d'âpres s la pression de charge. L'augmentation de la vitesse oiroonférentielle peut être encore plus poussée en donnant aux tiroirs plats une forme appropriée telle que des coins d'huile se forment entre eux et les anneaux de roulement. La formation de ces
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coins d'huile est connue sous le nom 'effet de Michel1011.
Or, d' 0 aprb 8 la présente invention, le a anne aux a ont màn tés dans l'enveloppe avec un jeu radial tel que cet effet se produit. L'étendue du jeu est calculée en se basait sur des calculs connus,par exemple ceux pour des paliers à grande
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vitesse, et dépend essentiellement de la vitesse airomféren- tielle et de la charge.
Avec un diamètre d'anneau de roulement de 800 millimètres et un nombre de tours de 3000, on choisit pour un type de compresseur à basse pression un jeu
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jusqu'à plusieurs dixièmes de millimètre. fioutefois,cette indication ne représente pas une limitation de la présente invention,et ne sert qu'à caractériser l'ordre de grandeur approximatif. l'our augmenter l'effet du coin d'huile, en réduit dans la mesura du possible le jeu latéral des anneaux de roulement dans l'enveloppe, et ces anneaux sont usinés de manière à être lisses à l'extérieur et à ne pas ocmporter de trous
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à' % &l18&tim ,ni, àe lumières des tiroirs.
Il est avantageux de faire passer derrière les ameaux.de t'huile sous près" sion au moyen d'une pompe, en ayant soin que l'entrée d'huile n'ait pas lieu'au,point où l'effet de coin d'huile doit se
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;produire,af1n- q,,9é effet puisse; se développer librement.
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La pression variable ou constante chargeant leanneaux de roulement de l'intérieur,déplace ces anneaux de-fraction d'un millimètre,environ comme est déplacé un arbre tournant dans un palier, le jeu de 'roulement entre l'enveloppe et l'anneau engendrant ainsi un coin de très faible inclinaison, dont le point la plus étroit coincide avec le point maximum de charge de l'anneau de roulement. Il se produit dans ce soin une pression d'huile qui augmente ou diminue proportionnel- lement à la pression qui charge l'anneau de roulement.
L'hui- le introduite en un point de basse pression formè donc der- riére les anneaux de roulement un support et une pellicule d'huile répartie de tous côtés,dont la pression se conforme à la pression appliquée sur l'anneau déroulement ,de sorte que l'anneau peut adopter sans contact métallique avec l'en- Veloppe,de très grandes vitesses circonférentielles,même avec une très s forte charge. La pression d'huile engendrée derrière l'anneau de roulement sera d'autant plus forte que la vitesse oiroonférentielle est plus grande et que la charge de l'an- neau de roulement est plus élevée.
Afin que l'anneau de roulement soit sûrement entraîne avec toutes les charges, et afin que,marne avec la vitesse maxima.les bords des tiroirs plats puissent se déplacer sur la surface interne des anneaux de roulement sans usure nota- ble,les tiroirs plats s'appliquent sur des patins qui engen- drent entre eux et les anneaux de roulement l'effet de Michell par le choix approprié du point d'appui des tiroirs, on engen- dre un jeu de roulement en forme de coin,qui ne refoule pas, mais attire, au contraire,!* huile située sur la surface in- terne des anneaux de roulement.
Il se,produit ainsi sous chaque patin une pression d'huile dont la grandeur s'adapte automatiquement à la charge du patin, Au lieu du mouvement du tiroir s'effectuant de manière erronée sur les anneaux de roulement, mouvement qui raalait l'huile à proprement parler,
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on obtient maintenant une répartition de l'huile de tous cotes sur la surface de roulement.
Le graissage est encore amélioré du fait que la surface de roulement interne des anneaux a un diamètre plus grand que l'enveloppe,afin que lhuile s'accumulant sur la surface de l'enveloppe passe sur la surface des anneaux de roulement de par l'action de la force centrifuge.¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
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¯¯¯¯¯1 eoaséquenaela¯vitese o ire caférentielle- des- tîroir plate et le rendement spécifique de la machine ne sont donc plut limités par les pressions de frottement engendrées par la force centrifuge,mais uniquement par les sollicitations de résistance produites par suite de la force centrifuge.
Le dessin ci-joint représente à titre d'exemple et schématiquement, le compresseur à piston tournant formant l'objet de la présente invention.
La figure 1 est une coupe transversale, et la figure 8 une coupe longitudinale du compresseur; la fig ur e 3 montre, à plus grande échelle, une partie d'un tiroir plat avec patin; la figure 4 est une coupe transversale d'une variante de patin avec anneaux de roulement; la figure 5 est une coupe transversale suivant la ligne V-V de l'anneau, de roulement dans l'enveloppe de la machine;
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la figure 6 est une coupe transversale correspondant b, la figure 5, et montre une autre variante de l'anneau de roulement et du patin correspondant;
les figures 7 et 8 représentent deux coupes transver- salée de deux variantes d'après la figure 5,
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i 1 désigne 1-1envel c!pl)e, clans laquelle 1e corps de piston 3 est mmté exoe % 1 nement entre le couvercle ' désigne 7""#7i les tiroirs plate qui peu'cent se déplacer dans les lumières ou fentes 4 du piston. 5 désigne les anneaux de roulement qui
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¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯-¯r-¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯-¯¯¯¯¯¯¯¯¯ se çeuvent'dan, ,gutti8re 6 de l! enveloppe 1 avec un
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jeu calcule pour la production d'un effet de coin d'huile.
Les anneaux 6 sont tournés à l'extérieur de manière à passé. der une surface unie et ,ne comportent ni trou d'égalisation ni de lumière de tiroir. 116 comportent vers l'intérieur un ou deux bords saillants qui peuvent éventuellement s'appliquer sur le corps du piston. Les patina 7 sont articulés au tiroir plat 3. Ile possèdent une fraisure ou-rainure 8, dans laquelle s'engagent les extrémités arrondies des ti- roire 3. Pour que la liaison entre les patins 7 et les tiroirs 3 reste as surée, on a monté à chaque extrémité de bout de la chambre de travail, un anneau 9, et ces anneaux empê- chent le glissement des tiroirs 3 en arrière et leur sortie de la rainure 8.
La sortie ou le dégagement des tiroirs 3 par rapport au patin 7 appliquée sur les anneaux de roulement, peuvent être empêchés d'une autre manière quelconque.
La figure 7 représente une variante. L'anneau de roll' lement 5 est pourvu d'un seul bord, de sorte que la section transversale possède au lieu d'une forme en la forme en L . Dans cette variante,le couvercle d'enveloppe sert de guide pour l'anneau sur un coté et les nez 3" prévue sur les tiroirs plats servent de guides sur l'autre côté. Ces nez 3" des tiroirs 3' s'engagent dans les rainures des patins 7. Dans cette disposition les nez 3" pénètrent dans la surface interne (0) de l'enveloppe 1.
Dans une variante de l'anneau de roulement 10 et du patin correspondant 11 (figures 4 et 5), les tiroirsplats 12 sont pourvus de tétons renflés 13 à section transversale circulaire,. Ces saillants renflés sa trouvent dans un palier 14 des patins. De cette manière les tiroirs plats 12 sont fixés aux patins 11, de manière à pouvoir tourner.On évite ainsi une séparation de ces parties,de sorte que les plaques de bout 9 de la figure 1,peuvent être supprimées.
Or, les patins ont tendance à recueillir les parties de lubrifiant
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qui sont poussées à l'extérieur par l'effet de la force centrifuge, et à les ramener à l'intérieur, .Pour cette raison,les borde des patina 11 sont pourvus de très faibles étranglements 15 qui passent progressivement dans une fente étroite 15' située vers l'arrière, et qui agissent comme godets collecteurs pour l'huile de graissage qui s'y accumula, Cette huile est alorsconduite en arrière et sort par les ouvertures 15' vers l'arrière en direction de rotation.
L'huile tombe alors devant le patin suivant 11 sur la paroi du cylindre et sert ainsi au graissage du patin suivant.
D'après une autre forme d'exécution représentée sur la figure 6,le fond des rainures 8 pour les tiroirs plate est déporté vers le bas par rapport à la surface Interne 0 de l'enveloppe, de sorte que les bords externes des tiroirs plats s'étendent de bout en bout sans échancrure. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de ménager une rainure 2' aux deux extrémitésopposées du rotor 2. Les surfacesinternes 7' s'étendent alors dans la surface interne 0 de l'enveloppe à l'encontre de la disposition représentée sur les figures 1 et 2, dans lesquelles la surface interne 7'est déportée vers le bas par rapport à la surface interne 0 de l'enveloppe 1.
La figure 8 représente une autre forme d'exécution d'un anneau de roulement et de patins, forme dans la quel le on se passe également de l'emploi des anneaux d'espacement. Dans oe but,l'anneau de roulement est composé de deux parties 17, 17',qui sont reliées l'une à l'autre par exemple au moyen de vis 18. les parties 17 et 17' sont éorenées, et embras- sent le patin 19 entre elles. Ce patin 19 comprots une sec- tion transversale correspondante, et est maintenu dans la rainure en raison: de l'éorenage.
Les tiroirs plats 20 compor- tent, en face,de l'écrenage des 'deux parties 17 et 17', des nez 21 de forme correspondante. On empêche ainsi les tiroirs plats de se dégager des patins.
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Dans tous lecas, on choisira avantageusement une voie de glissement des patins radialement plus grande que la peroée de l'enveloppe,afin que l'huila de graissage s'accumule sur cette voie par la force centrifuge, et ne puisse pasêtre balayée par les gaz. Le point d'appui clos tiroirs sur les , patins est choisi de manière qu'avec une direction de rotatien donnée,la partie avant des patins baille quelque peu versle haut,,afin de favoriser l'entrée d'huile de graissage sous oes patine.
Somme l'effet de soin d'huile entre l'anneau de roulement et la rainure a lieu là où la rainure et l'anneau de roulement se rapprochent le plue,on peut aussi provoquer l'effet de coin d'huile en un point choisi quelconque.Dans ce but, on ne tournera pas la rainure oentralement à l'enve- loppe,maie on décalera sa percée. On peut ainsi choisir la position par exemple de manière que l'action de coin d'huile se manifeste en 22 sur la figure 4. La pression du coin d'huile équilibre alors la pression gazeuse et de plus elle presse,conjointement avec la force centrifuge les anneaux de roulement contre le corps du piston.
Cette position est particulièrement avantageuse parce que les anneaux de roulement roulent sur le corps et sont sûrement entraînés,tandis que d'autre part,leur position par rapport à l'enveloppe est stable et déterminée. La pression de l'huile est engendrée de préférence au moyen d'une pompe @3, Cette pompe refoule l'huile derrière les anneaux de roulement,par exemple au point d'entrée 24, où une pelli. cule d'huile n'est pas formée.
Tour réduire à un minimum le frottement de glissement, il est avantageux de fabriquer les anneaux de roulement et les patine en acier nitruré,ce qui peut maintenant se faire très facilement car on ne forme pas de fente dans les anne aux de roulement.