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Machine à pistons rotatifs utilisable comme pompe, soufflerie, compresseur, moteur ou transmission.
L'invention se rapporte à une machine à pistons rotatifs utilisable comme pompe, soufflerie, compresseur, moteur ou transmission et consiste en ce que deux ou plusieurs pistons sont guidés à glissement entre la paroi périphérique intérieure de l'enveloppe et la périphérie d'un cylindre de guidage dispo- se concentriquement dans l'enveloppe et excantriquement par rapport à l'arbre de commande.
L'invention consiste encore en ce que les pistons sont entraînés par des plaques de pression ou parois latérales reliées à l'arbre de commande ou, inverse- ment, les plaques de pression ou parois latérales par les pis- tons, l'entraînement pouvant avoir lieu, par exemple, par con- tact de frottement ou par des butées. par suite d'une telle disposition, il est communiqué aux pistons de la machine, du c8té d'aspiration, un mouvement tel que, pendant une rotation de 180 de l'arbre de commande, ces
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pistons s'éloignent les uns des autres jusqu'à un maximum, tan- dis que, pendant une nouvelle rotation de 180 de l'arbre de commande, donc du côté du refoulement, leur distance réciproque diminue de nouve au, à savoir :
dans lecas- 1 imite, c'est-à- dire au sommet supérieur de la machine, au point qu'ils se tou- chent entièrement *ou à peu près. Il est donc formé, entre les surfaces des pistons, ,des chambres qui s'agrandissent du côté d'aspiration de la machine et deviennent plus petites du côté de refoulement de la machine, de sorte qu' il y a ainsi un trans- port sans chocs du liquide ou du gaz.
Ce mouvement des pistons et l'augmentation ou la diminution de capacité des chambres des pistons sont provoqués par le fait que l'arbre de commande, avec les plaques de pression ou parois latérales qui 'se trouvent con- tre les extrémités des pistons, est placé excentriquement dans l'enveloppe. par les plaques de pression, en effet, il est impri- mé aux pistons une vitesse angulaire constante, tandis que les pistons sont forcés, par le guidage à glissement entre la paroi périphérique intérieure de l'enveloppe et le cylindre de guidage intérieur, à exécuter un mouvement radial par rapport aux pla - quesde pression, de sorte que, par suite du montage excentrique de l'arbre de commande avec les plaques de pression, la vitesse périphérique des pistons est différente dans les diverses posi- tions ;
cette vitesse périphérique croîtra du côté d' aspiration jusqu'à un maximum et décroîtra du côté de refoulement depuis ce maximum jusqu'à une valeur constante dépendant de la vitesse de rotation de l'arbre.
La partie intérieure de l'enveloppe de la machine présente, aux sommets inférieur et supérieur, deux nervures-cloisons qui la partagent ainsi' en un espace d'aspiration et un espace de refoulement. pour que du liquide transporté ne puisse passer de l'espace; de refoulement à l'espace d' aspiration, la largeur d'er- veloppement desnervures-cloisons doit être au moins égal e ou supérieure à la distance entre les pistons au sommet supérieur
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et au sommet inférieur de la machine, respectivement,
Afin d' éviter qu'un frottement par glissement des surfaces terminales des pistons contre les plaques de pression reliées à l'arbre et formant aussi en partie les parois latérales de l'es- pace de travail ait lieu lors du mouvement radial des pistons par rapport aux plaques de pression, les pistons sont pourvus de canaux les traversant dans le sens de leur longueur, et il est disposé, dans ces canaux, deux corps sphériques ou rouleaux, ou aussi un multiple de deux corps sphériques ou rouleaux, qui sont mis sous tension par les plaques de pression.
ces corps sphériques ou rouleaux sont introduits librement dans les cavités des pistons et s'appliquent l'un contre l'autre sous la pression des plaques de pression latérales, ou bien ils peuvent aussi être disposés seulement aux extrémités des cavités et être montés de manière à tourner autour d'un axe. Dans les deux cas, la disposition doit être telle que les corps sphéri - ques ou rouleaux dépassent un peu, d'une manière correspondant à leur rapprochement élastique, la longueur du cylindre de gui- dage intérieur ou des pistons, afin qu'ils puissent être mis sous tension par les plaques de pression latérales.
Grâce à cette disposition des corps sphériques ou rouleaux, les pistons peuvent exécuter le mouvement radial sur les plaques de pression par roulement, de sorte qu'il n'y a que de faibles pertes par frottement sur les surfaces terminales des pistons et que le dé- plaoement radial des pistons peut avoir lieu avec des forces ex- trémement minimes.
De ce fait, les surfaces périphériques exté- rieures et intérieures des pistons glissent dans l'enveloppe ou sur le cylindre de guidage, respectivement, avec une résistance de frottement extrêmement faible. comme, par suite de la position excentrique de l'arbre de commande ou des plaques de pression latérales par rapport à l'en- veloppe et au cylindre de guidage intérieur, il est oommuniqué aux pistons et par conséquent aux organes de transmission des forces, les corps sphériques ou rouleaux, un mouvement oscillant
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par rapport aux plaques de pression latérales, on emploiera de préférence, comme organes- de transmission des forces, des corps sphériques ou rouleaux en forme de tonneau, de sorte que ceux- ci s'appuient seulement contre les plaques de pression latéra- les par un contact en un point.
Mais les organes de transmis - sion des forces peuvent osciller autour de ce point de-contact lors du mouvement -des )pistons, et ainsi sont également évitées ici les pertes par frottement qui se produiraient, autrement, par le 'contact linéaire de rouleaux par exemple cylindriques.
En outre, les corps sphériques ou en forme de tonneau résistent à une pression d'appui plus grande que des rouleaux cylindri - ques, d'où résulte une élévation de la limite de charge de la machine.
Au lieu que les pistons soient entraînés par les plaques de pression latérales, qui servent en partie de limites latéra- les de l'espace de travail, et au moyen de corps sphériques ou rouleaux par contact de frottement ou adhérence, il est aussi possible, d'après l'invention, de choisir pour les corps sphé- riques ou rouleaux disposés les uns à la suite des autres au nombre de deux ou d'un multiple de deux, une longueur supérieu- re à la longueur des pi st ons, à savoir :une longueur telle que le's corps sphériques se trouvant à l'extrémité du piston s'en- gagent en partie dans des, rainures radiales des plaques de pression latérales.
La forme de ces rainures peut être quelcon- que, mais on la choisira de préférence telle que ces rainures aient la forme d'un angle obtus, les côtés de cet angle obtus étant tangents aux corps sphériques ou rouleaux. Il est encore possible, d'après l'invention, de prévoir aux extrémités des pistons, par exemple, destourillons, ou de loger dans desfora- geslongitudinaux despistons des chevilles dont la longueur soit supérieure à celle des pistons, et de disposer dans les pla- ques de pression latérales- des rainures radiales dans lesquelles s'engagent les tourillons ourles extrémj.tés dès-chevilles. Dans
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ces cas, les pistons sont, pendant la rotation des plaques'de pression,
entraînés par suite de la pénétration des corps sphériques Du rouleaux ou des tourillons ou chevilles dans les rainures latérales des plaques de pression, ce qui évite un dé- placement réciproque des pistons tel qu' il serait éventuelle - ment possible dans le cas de l'entraînement par contact de frot- tement. Grâce à cette disposition, on peut aussi obtenir, com- parativement au contact par pur frottement entre les pistons et les plaques de pression latérales, une plus grande charge de la machine, qui peut, dans ce cas, être rendue plusieurs fois plus grande.
Le nombre des pistons est aussi déterminant pour la quan- tité de fluide transportée par la machine, et cette quantité est, pour une même vitesse de rotation et une même excentricité de l'arbre de commande par rapport à l'axe de l'enveloppe, d'autant plus grande que lee nombre de pistons est plus grand.
Afin qu'il ne puisse être exercé sur les pistons, par la pression du liquide à transporter, aucun moment de rotation par rapport au centre de gravité du piston, comme cela serait par exemple le cas pour un piston ayant des surfaces transporteuses dirigées radialement par rapport au centre de l'enveloppe, ces surfaces transporteuses sont disposées perpendiculairement à la ligne de liaison avec le centre de gravité du piston. Il est ici également possible d'établir les surfaces transporteuses angulairement, mais alors les parties de surfacestransporteuses qui se rencontrent sous un angle doivent, à leur tour, de nouvel être perpendiculaires à la ligne de liaison avec le centre de gravité du piston.
Grâce à cette exécution des, surfaces transpor- teuses, lespistons ne peuvent se coincer sur leurs surfacesde guidage intérieure et extérieure, ce qui évite l'usure de ces guides et des pistons.
L'objet de l'invention peut être employé aussi bien comme pompe, soufflerie ou compresseur que comme moteur ou transmission.
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Dans ce dernier cas, on monte à glissement deux ou plusieurs pistons entre un tube cylindrique intérieur et un anneau de guidage extérieur également cylindrique, et ces pistons entraî- nent les plaques de pression latérales de l'espace de travail, reliées à l'arbre de commande, par suite de la pression du li- quide agissant sur,%les surfaces des pistons et du moment de ro- tation 'ainsi produit.
'L'entraînement des surfaces de pression latérales ou parois latérales et par conséquent de l'arbre de transmission a lieu, ici aussi, par- contact de frottement entre les corps sphériques ou rouleaux logés dans le piston et les plaques de pression, ou par suite de la pénétration de corps sphériques logés dans les pistons, de tourillons aux extrémités des pistons, ou de chevilles les traversant, dans des rainures radiales correspondantes des plaques de pression latérales re- liées à l'arbre de transmission. L'anneau de guidage extérieur déplaçable pour les pistons, qui vient d'être mentionné, est guidé dans l'enveloppe par deux nervures-cloisons qui partagent en même temps l'espace de travail en un espace d'aspiration et un espace de refoulement.
Grâce à cette disposition de l'anneau de guidage extérieur qui, au surplus, possède des ouvertures de passage pour le liquide moteur, l'excentricité du tube de gui- dage intérieur et de l' anneau de guidage extérieur avec les pis- tons montés entre eux, par exemple au moyen de rouleaux, par rapport à l'arbre de commande ou de transmission peut être choisie tout à fait quelconque, et ce aussi dans deux sens oppo- sés par rapport à l'arbre de transmission.
Le groupe de transmission se compose d'une transmission caractérisée dans ce qui précède et d'une pompe à liquide qui amène le liquide'de pression à la transmission. D'après l' in- vention, on peut donner la forme d'exécution conforme à l'in- vention, soit à la transmi ssion, soit à la pompe, ou encore à
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-toutes les deux, clest-à-(gre.que l'arbre de transmission ou l'arbr.e de pompe, ou tou'-e"deùx1 peuvent dtre"déplacés excen- triquement par rapport à l'axe de leur enveloppe.
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La disposition de la transmission peut, en conséquence, avoir lieu des trois manières suivantes :
A. Excentricité variable de l'arbre de la pompe et excen- tricité constante de l'arbre de la transmission, ou emploi, comme transmission, d'une pompe à piston (s) rotatif (s) quel- conque.
B. Excentricité constante de l' arbre de la pompe, ou em- ploi d'une pompe foulante quelconque, et excentricité variable de 1'arbre' de 1 a transmission.
C. Excentricité variable de 1 t arbre de la pompe et excen- tricité variable de l'arbre de 1 a transmission.
La variation de 1 a grandeur de l'excentricité de l'arbre par rapport à l'axe de l'enveloppe a pour effet un agrandi sse- ment ou un amoindrissement des chambres formées entre les pis- tons, de sorte que, d'une manière correspondante, la quantité de liquide traversant la transmission par tour de rotation ou la quantité de liquide débitée par la pompe est différente.
Avec la quantité de liquide varient en même temps les moments de rotation, qui augmentent avec la quantité de liquide.
Dans la disposition citée par exemple sous A, il y aura, en cas de changement de l'excentricité de l' arbre de 1 a pompe par rapport à l'axe de l'enveloppe, variation de la grandeur des chambres entre les pistons de la pompe. Comme la capacité des chambres entre les pistons est directement proportionnelle à l'excentricité, la vitesse de rotation de l'arbre de trans- mission est, pour une excentricité variable et une vitesse de rotation constante de l'arbre de pompe et,une excentricité constante de l'arbre de transmission, propbrtionnelle à la capacité de transport, ainsi que sera appelée la capacité des chambres des pistons de la pompe, et cette vitesse de rotation est grande pour une grande excentricité et petite pour une peti- te excentricité.
Si l'excentricité est nulle, c'est-à-dire si l'axe du tube cylindrique intérieur et de l'anneau de guidage
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extérieur déplaçable coïncide avec l'axe de l'arbre de pompe, il ne peut plus être produit de moment de rotation sur les sur- faces du piston de la transmission, étant donné que la quantité débitée par la pompe atteint la valeur zéro, c'est-à-dire que la transmission est arrêtée.
si l'excentricité est transportée de l' autre coté de J'arbre de pompe, par le déplacement de l'an- neau de guidage extérieur au moyen des nervures de guidage, il y a interversion entre le côté d'aspiration et le côté de refoule- ment, et l'arbre de la transmission est mis en rotation dans le sens opposé, la vitesse de rotation pouvant de nouveau être ren- due variable selon la grandeur- de l'excentricité.
Dans le cas de l'exemple B, c'est-à-dire en cas d'excentri- cité constante de l' arbre de pompe ou de disposition d'une pompe foulante quelconque et pour une excentricité variable de l'arbre de transmission, la vitesse de rotation de la transmission est, lorsque la quantité débitée par'la. pompe est constante, inver- sement proportionnelle à la capacité de transport ou contenance de la transmission.
C'est-à-dire que la vitesse de rotation de l'arbre de transmission est petite pour une grande excentricité, qui est directement proportionnelle à la contenance des chambres des pistons, et grande pour une petite 'excentricité, et que les moments de rotation transmis à l'arbre de transmission sont, en conséquence, grands pour une grande excentricité, c'est-à-dire une grande contenance des chambres des pistons, et petits pour une petite excentricité. Le produit du moment de rotation par la vitesse de rotation est donc'constant. En cas de déplacement de l'excentricité du c8té opposé de l'ambre de transmission, il Y a, ici aussi, renversement du sens de rotation de l'arbre de transmission.
Le déplacement desguides des pistons par rapport à l'arbre dans la pompe ou dans la transmission détermine aussi bien la vitesse de rotation que le'sens de cette rotation et le moment de rotation de l'arbre de transmission. De, plus, comme, avec
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l'augmentation de la capacité de transport, c'est-à-dire lorsque l'excentricité augmente et que 'la vitesse de rotation diminué,' '''':..' . il y a augmentation du moment de otation par suite de l'éloigne- ment radial deschambres des pistons par rapport à l' arbre de transmission, on obtient ainsi avec la transmission d'après .1' invention, pour une faible vitesse de rotation, un grand mo- ment de rotation, comme cela est exigé partout dans la pratique.
, Le dessin ci-joint représente plusieurs exemples d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig.l est une coupe axiale verticale d'une pompe.
La fig.2 est une coupe, transversale suivant la ligne II-II de la fig.l.
La fig. 3 montre la partie cylindrique médiane de l'enveloppe d'après les figs.l et 2, en coupe axiale.
La fig. 4 montre un piston en perspective.
Les figs.5 et 6 représentent le mouvement absolu des pis- tons vi s-à-vi des plaques s de pression.
La fig. 7 est une coupe radiale partielle des plaques de pression latérales avec les pistons guidés à roulement sur celles-ci.
La fig. 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la fig.7.
La fig. 9 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la fig.7, avec emploi de rainures radiales dans les plaques de pression.
La fig.10 est une coupe radiale partielle avec montage de quatre corps sphériques dans chaque piston,
La fig.ll détermine graphiquement les positions réciproques despistons.
La fig.lla est une vue de face d'une plaque de pression avec les rainures radiales.
La fig.12 montre en perspective un piston avec tourillons prévus aux extrémités et s'engageant dans des rainures radiales
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La fig. 13 est une coupe transversale d'un piston avec repré- sentation des positions des surfaces transporteuses.
La fig.14 est une coupe transversale d'un piston avec sur- faces transporteuses brisées.
Les figs.15 et 16 montrent deux positions du mouvement des pistons en cas de disposition de deux pistons.
La fig.17 est'une\coupe transversale d'une machine à pis - tons rotatifs établie comme compresseur.
La fig.18 est une coupe axiale verticale d'une machine à pistons rotatifs avec deux espaces de travail disposés l'un à côté de 1 ' autre.
La fig.19 est une coupe transversale suivant la ligne XIV- XIV de la f 1 g , 18 .
La fig. 20 est une coupe axiale verticale d'une machine à pistons rotatifs établie comme transmission.
La fig.21 est une coupe transversale suivant la ligne XVI- XVI de la fig.20.
- Les fig.22-23 & 24 sont trois coupes transversales schématiques de la transmission d' après les figs.20 et 21.
La fig.25 est une coupe axiale verticale schématique d'un groupe de transmission suivant la ligne XXV-XXV de la fig.26.
La f ig. 26 est une coupe tr ansver sal e suivant la ligne XXVI- XXVI de la fige 25.
La fig.27 est une coupe axiale horizontale suivant la ligne XXVII-XXVII de la fig.25, dans-laquelle les pistons ne sont pas dessinés.
La machine à pistons rotatifs d'après l'invention comprend, dans l'exemple d'exécution d'après les figs.1-8, une partie , d'enveloppe cylindrique 1, entre la paroi intérieure de laquelle et un tube de guidage également cylindrique 2 disposé concentri- quement dans l'enveloppe 1 sont guidés à glissement deux ou plu- sieurs pistons 3, qui peuvent être établis en forme de secteurs.
Latéralement, les pistons 3 sont l'imités par deux plaques de
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pression planes 4 (fig.1) et la. partie un peu-rentrante de,l'en- veloppe (fig.3). Cesplaques de pression sont calées, au moyen';. de languettes ajustées 5, sur un arbre de commande 6 monté excen- triquement par rapport à la partie d'enveloppe 1.
L'arbre de commande 6 possède, d'un côte de l'espace de travail, un collet 7 contre lequel est appliquée l'extrémité de l'une des plaques de pression 4, tandis qu' il est fileté de l'autre côté de l'es- pace de travail, de sorte que, 'après que les plaques de pression 4 ont été enfilées sur l'arbre, ces plaques de pression peuvent être pressées fortement contre les extrémités du piston 3 ou des rouleaux 15 au moyen d'écrous 8. Au surplus, l'arbre de commande 6 avec les plaques de pression 4 est monté par des coussinets 9 dans lesdeux boucliers 10 et 11 de l'enveloppe, qui sont reliés par des boulons 12 à la partie médiane cylindrique 1 de l'enve- loppe. Le bouclier 11 se trouvant du côté de la commande possède une botte à bourrage 13 avec couvercle 13'.
Dans l'exemple d'exécution desfigs.1-8, il est prévu dans la machine à pistons rotatifs, six pistons 3 qui possèdent des cavités traversantes en forme de canaux 14 (fig.4). Dans chacune de ces cavités sont introduites librement deux sphères aplaties 15 qui dépassent d'une quantité correspondant au rapprochement élastique 1 a longueur bl des pi st ons 3 ou 1 a longueur b1 de 1 a paroi périphérique intérieure de l'enveloppe cylindrique 1 (fig.3), de sorte que lessphères 15 peuvent être serrées fortement par les plaques de pression 4, tandis que les extrémités des pistons ne touchent les plaques de serrage 4 que légèrement.
Les surfaces transporteuses 35 des pistons 3sont, sur les figures 2, 15, 16, 17, 19 et 21, dirigées radialement vers le centre de l'enveloppe (ligne de traits mixtes sur la fig.13), de sorte que la pression latérale P' agissant sur le piston agit à la distance a' du centre de gravité du piston (fig.13). Dans cette position radiale des surfaces transporteuses 35, la pres- sion p' agissant sur ces surfaces peut donc conduire au coince-
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ment des pistons, étant donné que, dans ce cas, il est exercé sur le piston un moment de rotation qui pousse le piston, d'un côté, contre la paroi extérieure et, de l'autre côté, contre le tube cylindrique intérieur 2.
Afin d'éviter ce coincement des pistons, particulièrement dans le cas de grandes pressions, les surfacestransporteuses (fig.13) sont établies de manière que la résultante des.* pressions p passe par le centre de gravité Z du piston 3. Les surfaces transporteuses 36 sont les sécantes d'un cercle 38 tracé autour du centre de gravité, de sorte que la normale à cette sécante 36 passe par le centre de gravité Z.
Naturellement, il est également possible d'établir la surface transporteuse 36 comme surface brisée, comme le fait voir la fig.14. Ici aussi, les parties de surface 39 et 40 sont des sé- cantes d'un cercle 38 tracé autour du centre de gravité Z, de .aorte que les forces de pression résultantes doivent toujours passer par le point Z. Dans ce cas, des moments de rotation ne peuvent plus se présenter dans les pistons, et ainsi se trouvent évités le coincement et une forte usure du piston aux surfaces de guidage.
A gauche et à droite de l'espace de travail, qui est limité par les plaques de pression latérales 4, la partie cylindrique 1 de l'enveloppe et le tube cylindrique de guidage 2, se ratta - chent, selon le sens de la rotation et la position excentrique de l'arbre de commande, la tubulure d'aspiration 16 et la tubu- lure de refoulement 17 (fig.2). Au surplus, l'espace de travail est partagé en un espace d'aspiration et un espace de refoule - ment par deux nervures-cloisons aux arêtes 18,19 et 20, 21, . qui se trouvent aux sommets supérieur et inférieur de la machine.
Ces nervures-cloisons embrassent les pistons 3 sur une largeur qui est égale ou supérieure à la plus petite distance entre les pistons 3 (au sommet supérieur) ou à la plus grande distance entre les pistons (au sommer inférieur), de telle sorte que du liquide ne peut passer du côté de',refoulement au côté d'aspira-
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tion. Aux arêtes 18, 19 et 2,0, 21 se rattachent, dans l'enveloppe
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1 des deux cOtés "de la machine, des Canaux de hs,uteur (fig,2' ," et de largeur b (fig.3) par lesquels le liquide peut, du côté d' aspiration, entrer dans un angle de' près de 180 dans les cham- bresformées entre lespistons deux à deux et, du côté de refou- lement, en sortir dans un angle de près de 180 , de sorte que des chocs ne peuvent se produire dans la machine.
Si P est la charge latérale du piston, R la résultante des forces latérales, C la force centrifuge du piston, q la charge statique appliquée par le liquide sur la périphérie extérieure du piston, on a un état d'équilibre pour le piston lorsqu'on a R + C
Q. Il faut, pour arriver à ce résultat, choisir pour les canaux une largeur telle que la grandeur Q devienne égaleà la somme
R + C. Le même état d'équilibre s'obtient dans le cas d'un pis- ton d'après la fig.14, ou Q, doit être égal à C + R2.
Le mode d'action de la machine d' après l'invention est le suivant : Lorsque l'arbre de commande 6 est mis en rotation, les plaques de pression latérales 4 reliées à l'arbre tournent égale- ment, Comme ces plaques de pression 4 s'appuient fortement con- tre lescorps sphériques15, c'est-à-dire comme les corps sphéri- ques sont mis sous tension, il y a, lors de rotation des plaques de pression 4, entraînement des dits corps sphériques 15, donc aussi des pistons 3.
Par suite de l'excentricité de l'arbre de commande 6 par rapport à l'enveloppe cylindrique 1 et au tube de guidage cylindrique 2, ainsi que du guidage forcé à glissement des pistons 3 entre les deux parties cylindriques 1 et 2, la distance radiale des pistons 3 vis-à-vis de l'axe, de l'ambre sera différente dans les diverses positions. '11. -s'ensuit que, comme la vitesse angulaire des différents points des plaques de pression reste la même, la vitesse périphérique des pistons 3 diffère, à savoir :
la vitesse périphérique des pistons croit en même temps que croît leur distance radiale vis-à-vis de l'axe de l'arbre et décroît lorsque diminue cette distance radiale, par
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suite de cette vitesse périphérique croissante et décroissante des pistons, les chambres formées entre les surfaces des pistons grandissent, du coté d'aspiration, pendant une rotation de 180 de l'arbre et deviennent plus petites, du c8té de refoulement, pendant une nouvelle rotation de 180 de l'arbre. Dans le cas- limite, les surfaces: "' des deux pistons contigus se touchent.
La trajectoire du mouvement absolu des pistons en forme de secteurs :5 est un cercle concentrique à l'enveloppe 1 et ayant pour diamètre moyen 2R (fig.l). Le mouvement relatif despistons 3 par rapport à l'axe de l' arbre est radial, donc un mouvement absolu par rapport à la plaque de pression 4.
Ce mouvement absolu des pistons par rapport à la plaque de pression 4 est illustré graphiquement sur la fig.6. La paire de sphères 15 se meut donc sur la plaque de pression, pendant la rotation de l'arbre, à une vitesse w3 ou w3' radialement vers le centre de l'enveloppe ou en sens inverse.' Les sphères 15 roulent alors sur les plaques de pression et l'une sur l'autre (fig.7). Au lieu de deux corps sphériques, on peut aussi loger dans les pistons un multiple de deux corps sphériques, lesquels, de la manière indiquée sur la fig.10, roulent les uns contre les autres et contre les plaques de pression latérales 4.
Sur la fig.6, la vitesse est v3 au point A de la plaque de pression 4. Cette vitesse se décompose en deux vitesses composan- tes w3' et c3. La vitesse v3 est la vitesse absolue du point A de la plaque de pression 4. La vitesse c3 est la vitesse absolue du piston, La vitesse w3 est la vitesse absolue despistons par rapport à la plaque de pression, laquelle vitesse est dirigée vers le centre de l'enveloppe ou en sens opposé, Sur la fig.7 est représenté ce dernier mouvement du piston 3 vis-à-vis de la plaque de pression 4. Comme, dans l'exemple d'exécution,- les corps sphé - riques ne glissent pas, mais roulent sur la plaque de pression 4, la variation radiale du piston pourra se faire avec un minimum de résistance de frottement.
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Sur la fig.5 sOl1t'représentées graphiquement, avec les grandeurs c1 et c2, les vitesses'- absolue des pistons 3 aux pointsC et B. comme les corps sphériques n'exécutent pas seulement sur la plaque de pression 4 un mouvement radial vers le centre de l'enveloppe, mais aussi une rotation sur la pl aque de pression, il faut autant que possible ne pas employer des rouleaux cylin- driques, car,autrement, il se produit un glissement des rouleaux sur leurs parties marginales. Une forme légèrement bombée empé- che le glissement et augmente en même temps la capacité de charge du rouleau.
.Les diverses positions qu'occupent les pistons dans l'enve- loppe sont visibles dans le diagramme d'après la fig.11. Pour obtenir ces positions par rapport à l'arbre de commande excentri- que, dans le cas de six pistons (360 = 60 ), on trace, à partir du centre de l'arbre, des rayons embrassant entre eux des angles de 60 . Ces rayons coupent la circonférence de rayon R. Ces points d'intersection sont les centres des divers pistons 3, et les pistons doivent être amenés dans ces positions lors du mon- tage de la machine.
Le transport du liquide a lieu de telle manière que, du côté d'aspiration, le liquide entre de la tubulure d'aspiration 16, par le canal a-b, dans les chambres de grandeur croissante entre les pistons et, du coté de refoulement, soit refoulé par les chambres diminuant de grandeur entre les pistons, par l'intermé- diaire du second canal a-b, dans la tubulure de refoulement 17.
Dans des machines à pistons rotatifs d' après l'invention, le plus petit nombre de pistons est deux, comme cela est repré- senté sur les figs.15 et 16, mais la quantité deliquide trans- portée augmente à mesure que le nombre de pistons est plus grand.
Si la machine doit être employée comme compresseur de gaz, il faut veiller à ce que les chambres entre les pistons soient seulement mises en communication avec la tubulure de refoulement
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lorsque la pression régnant dans les chambres des pistons a atteint la valeur de la pression régnant dans le canal de raccordement, de manière que du gaz ne puisse retourner dans les chambres des pistons (fig.17). Les angles et ss 2 qui s'étendent jusqu'aux arêtes 19 et 20' desnervures-cloisons sont donc, dans la compres- sion d'un gaz, de grandeur différente, tandis que, dans le trans- ' port d'un liquide, . ils doivent être égaux.
Dans des compresseurs de gaz, la distance entre les pistons doit être aussi petite que possible au sommet supérieur, car plus cette distance H sera peti- te, plus l'espace sensible deviendra petit et plus le rendement volumétrique de la machine deviendra grand.
D'après l'invention, il est aussi passible de disposer plu- sieurs rangées de pistons les unes à c8té des autres, comme cela est montré sur les figs.18 et 19. Le mode d'action de la machine reste ici le même que celui décrit dans:. ce qui précède. Dans l'exemple représenté, il est intercalé une troisième plaque de pression 4' entre les deux rangées de pistons, tandis que les rouleaux 15 sont, de nouveau, mis sous tension par le serrage des écrous 8, de sorte que les pistons sont entraînés par les plaques de pression par contact de frottement.
Ainsi que cela a déjà été dit dans l'introduction de cette description, il est possible de faire pénétrer en partie les corps sphériques ou rouleaux 15 dans des rainures radiales des deux plaques répression 4. Un exemple de ce genre est représenté sur la fig.9. Les diamètres des deux corps sphériques sont choisis de manière que leur longueur totale soit plus grande que la lon- gueur du piston 3. par leur partie saillante, les corps sphériques
15 s'engagent dans des rainures 41 des deux plaques de pression 4, rainures qui sont dirigées radialement vers le centre de l'arbre (fig.lla). Dans l'exemple d'après la fig.9, les rainures 41 sont établies en forme d'angles obtus, et les surfaces limitant ces
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angle.s sont tangentes aux coré sphériques 15.
Si l'angle et.. des normales N avec l'axe du piston est par-exemple de 30 , la limite
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de charge peut dans ce cas, vis-à-vis d'un piston qui est entrat- né par pur contact de frottement des sphères 15 (fig.2), être portée au double environ, Au surplus, cette limite de charge croit à mesure qu'augmente la grandeur de l' angl e #.
La fig.12 montre comment, au lieu de réaliser un guidage roulant des pistons au moyen de corps sphériques ou rouleaux, on doit ou peut établir le piston lorsque celui-ci est guidé sur les plaques de pression latérales avec un frottement de glissement.
Le piston 3 possède deux tourillons cylindriques latéraux 42. sur ces tourillons 42 sont montés des coulisseaux carrés ou rectangu- laires 43 qui sont guidés par leurs surfaces latérales 44 dans des rainures de forme correspondante des plaques de pression 4.
Le mouvement angul aire du piston 3 s'obtient par lestourillons cylindriques 42, lemouvement de va-et-vient par le glissement radial dans les rainures des plaques de pression latérales.
A c8té des domaines d' application cités jusqu' ici, lama- chine à pistons rotatifs d'après l'invention peut aussi être em- ployée comme moteur et, en particulier, comme transmission, une telle transmission est représentée sur les figs.20-24. Les diffé- rences que présente la construction de la transmission vis-à-vis de celle d'une pompe consistent, avant tout, en ce que la partie médiane cylindrique de l'enveloppe n'est plus fixe comme cela est représenté sur la fig.l, mais peut être déplacée radialement entre les deux boucliers latéraux de l'enveloppe.
Le montage de la transmission est tel que l'enveloppe 23 est fermée par les deux boucliers latéraux 21 et 22. A l'enveloppe 23 se rattachent la tubulure d'entrée 24 et ,la tubulure de sortie 25. Dans les boucliers 21 et 22 est monté l'arbre de transmission 26 au moyen de paliers à billes 27. Sur l'arbre de transmission 26 sont enfilées deux plaques de pression 28 qui sont reliées à l'ar- bre par des languettes. Entre les deux plaques de pression 28 sont serrés les pistons 3 au moyen de corps sphériques ou rouleaux 15, et cespistons sont limités à leur périphérie extérieure par'un
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anneau de guidage déplaçable 29 et, à leur périphérie intérieure, par un tube 2 et sont montés à glissement entre ces parties 29 et 2.
L'anneau de guidage extérieur déplaçable 29 est guidé pàr deux nervures-cloisons 50 opposées entre elles dans l' enveloppe 23, et le déplacement de cet anneau de guidage peut avoir lieu par exemple par une %tige filetée 31 et un volant 32. L'entraîne- ment des plaques de pression latérales 28, qui sont ou peuvent être serrées fortement par des écrous 33, est opéré par les pis- tons 3 par l'intermédiaire des rouleaux 15 et par contact de . fr ott eme nt .
Le mode d'action de la transmission est, en substance, in- verse de celui de la pompe décrite plus haut. A la transmission est raccordée une pompe foulante qui amène le liquide à la trans- mission par la tubulure d'entrée 25, d'ou il arrive, par un évi- dement en forme de canal 34' dont est percé l'anneau de guidage 29, dans l'espace de travail de la transmission. Après avoir tra- versé l'espace de travail, le liquide entre, par un second évide- me nt en f orme de canal 34' de l'anneau de guidage 29, dans 1 a tu- bulure de sortie 24, d'où il retourne à la pompe foulante. L'an- neau de guidage 29 n'est donc fermé qu'à l'endroit desdeux ner- vures-cloisons 30.
Les parties fermées de l'anneau de guidage et les deux nervures-cloisons 30 partagent la machine,'au surplus, en un espace d'aspiration et un espace de refoulement. si, pour la description du mode d'action de la transmission, on part de la position de l'anneau de guidage 29 montrée sur la f ig.
22, c'est-à-dire de la positi on dans laquelle l'anneau de guidage 29, le tube cylindrique intérieur 2 et les pistons 3 montés à glissement entre ces deux parties possèdent l'excentri- cité E par rapport à l'arbre de commande 26, et si 25 est la tu- bulure d'entrée, il est exercé sur lessurfaces des pistons une pression qui, par suite de l'excentricité 19 de l'anneau de guida- ge 29 ou des pistons 3 par' rapport à l'arbre 26, produit un mo- ment de rotation par lequel l'arbre de transmission est mis en
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rotation dans le sens de la flèche par l'intermédiaire des . sur - , faces de pression ou paroi s latérales entraînées par les pistons.
Ainsi que cela a déjà été exposé dans l'introduction de la pré- sente description; les chambres des pistons atteignent la plus grande valeur de leur capacité dans la position extrême de l'an- neau de guidage 29, c'est-à-dire lorsque l'excentricité E a , atteint sa plus grande valeur. Comme, dans cette position extrê- me de l'anneau de guidage, les pistons se trouvent à leur plus grande distance radiale de l'arbre de transmission, le moment de rotation produit devient ici maximum.
Si l'on diminue la grandeur des chambres des pistons, c'est-à-dire si l'excentricité E dimi- nue par suite du déplacement de l'anneau de guidage 29, il y aura, pour un même débit de la pompe foulante raccordée à la transmission, accroissement de la vitesse de rotation de l'arbre de transmission.'
Si l'axe de l'anneau de guidage 29 coïncide avec celui de l'arbre de transmission (fig.23), il ne peut plus être produit de moment de rotation, et la transmission est arrêtée.
Comme il y a aussi diminution .du moment de rotation lorsque l'excentri- cité décroît, il ne se produit aucun choc lorsque la transmission est mise à la position zéro. si l'on continue à déplacer Il anneau de guidage, c'est-à-dire si l'excentricité E devient négative (fig.24), le sens de la rotation de l'arbre de transmission chan- ge, et l'on peut de nouveau ici, en déplaçant l'anneau de guida- ge et changeant ainsi la grandeur de l'excentricité, faire varier à volonté la vitesse de rotation de l'arbre de transmission.
Grâce à la faculté de déplacement de l'anneau de guidage 29, il est donc possible de changer tant la vitesse de rotation que le sens de la rotation de l'arbre de transmission.'
La disposition représentée aux figures 20-24 peut, comme cela a déjà été dit, servir aussi de pompe dans legroupe de transmission, tandis que la transmission peut être une pompe à piston (s) rotatif (s) quelconque ou une autre pompe rotative, un tel groupe de transmission, dans lequel les pistons de la pompe
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sont. déplaçables excentriquement par rapport à son arbre de commande et dans lequel la transmission possède une excentricité constante, est représentée sur les figs.25-27 et correspond à la disposition A mentionnée dans l'introduction.
La pompe (moitié de gauche) ainsi que la transmission (moitié de droite) sont ici montées dans une enveloppe commune qui se compose de la partie médiane 45 et des deux plaquesde couverture latérales 47 et 46.
La partie médiane 45 de l'enveloppe comporte deux parties ren- trantes 48, de manière à séparer l'un de l' autre lesdeux espa- ces de traversée 49 (de la pompe à la transmission) et 50 (de la transmission à la pompe).
Dans les deux boucliers latéraux 46 et 47 de l'enveloppe sont montés 1'arbre 51 de la pompe et l'arbre 52 de la transmis - si on, et sur chacun de ces arbres sont enfilées deux plaques de pression 53 et 54, respectivement; lesquelles sont maintenues en place par des clavettes 55. Entre les plaques de pression se trouvent, comme cela a déjà été décrit dans ce qui précède, le cylindre de guidage intérieur 2, l' anneau de guidage extérieur 29 et les pistons 3.
Les parties de la pompe se trouvant entre les plaques de pression 53 sont déplaçables à volonté au moyen des guides 30, c'est-à-dire que l'excentricité des pistons de pompe 3 par rapport à l'arbre 51 est variable, tandis que les parties se trouvant entre les plaques de pression 64 de la trans- mission, en particulier les pistons 3, possèdent une excentricité fixe par rapport à l'arbre 52.
Si l'on commande l'arbre de pompe 51, le liquide est, par suite du mouvement des pistons de pompe entraînés par les plaques de pression 53, poussé à travers l' espace 49 vers le côté d'entrée de la transmission (fig.27) et, par suite du moment de rotation exercé sur les pistons 5 de la transmission par le liquide, les plaques- de pression 54 sont entraînées et avec elles l'arbre de transmission 52.
Le liquide retourne alors, du côté de sortie de la transmission, dans-la pompe par',L'espace,50. Les chambres en- tre les pistons de la pompe sont grandes lorsque l'excentricité
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des pistons par rapport à l'arbre 51 est ;grande., de sorte que
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le débit de liquide devient grand,'- -el e stà4-dire que la vitesses. de rotation de la transmission comportant l'ambre 52 devient grande dans ce cas.
Lorsque l'excentricité de l'arbre de pompe par rapport aux pistons de cette pompe diminue, par contre, le débit de liquide devient plus petit pour une même vitesse de rotation de l' arbre 51, et la vitesse de rotation de la trans- mission diminue également, si l'excentricité des pistons de la pompe par rapport à l'arbre 51 est renversée, il y a aussi ren- versement du sens de transport du liquide, et l'arbre de trans- mission 52 reçoit un sens de rotation inverse (marche arrière).
Si l'excentricité des pistons de la pompe par rapport à l'arbre de commande 51 devient nulle, la transmission s'arrête.
La forme d'exécution représentée sur les fige.25-27 peut aussi être employée de manière que la transmission comportant l'arbre 52 serve de pompe et que la pompe c omportant l'arbre 51 serve de transmission.
REVENDICATIONS.
1. Machine à pistons rotatifs, utilisable comme pompe, soufflerie, compresseur, moteur ou transmission, caractérisée en ce que deux ou plusieurs pistons sont guidés à glissement . entre la paroi intérieure de la périphérie de l'enveloppe et la périphérie d'un cylindre de guidage monté concentriquement dans l'enveloppe et excentriquement par rapport à l'arbre de commande.