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Brevet d'invention. systèmes perfectionnés de refroidissement pour compresseurs, extracteurs, et pompes rotatifs.
La présente invention concerne le refroidissement de compresseurs, d'extracteurs et de pompes rotatifs et elle a pour but d'augmenter le rendement de machines de ce type par l'élimination d'une plus grande partie de la chaleur produite par suite de la compression de l'air ou du gaz par la machine que lorsque l'enveloppe et les couvercles seuls sont refroidis.
Les machines rotatives du type comprenant un rotor monté sur un arbre ou des arbres et disposé parallèlement mais excentriquement à l'alésage de l'enveloppe ou stator en laissant un espace en forme de croissant entre le rotor et l'alésage de l'enveloppe, le rotor ayant ses aubes ou ailettes capables de glisser radialement dans des fentes, ont dans les machines connues été refroidies seulement à l'extérieur de l'enveloppe et
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des couvercles par de l'air ou de l'eau mis en circulation autour de la machine.
Dans les machines de ce type, il est connu que lorsqu'elles sont utilisées comme compresseurs d'air ou de gaz, la chaleur de compression fait que le rotor devient très chaud. L'air ou le gaz pénètre dans l'orifice d'aspiration à une température voisine de la température de l'atmosphère et en passant dans la machine rencontre le rotor chaud dont elle absorbe rapidement la chaleur, ce qui oblige l'air ou le gaz à se dilater, de sorte que la machine est chargée d'air ou de gaz de densité moindre que l'atmosphère environnante, ce qui réduit le rendement de la machine,
C'est un fait connu que l'eau ou l'air ou ces deux fluides ont été appliqués pour le refroidissement de moteurs rotatifs à combustion interne ; la présente invention se rapporte uniquement aux compresseurs, extracteurs et pompes rotatifs.
Suivant la présente invention outre qu'on refroidit l'extérieur de l'enveloppe et des couvercles de la machine, on refroidit également l'intérieur du rotor en y faisant circuler le fluide de refroidissement au moyen d'un ventilateur ou d'un organe de propulsion ou d'une pompe,
Si de l'air est employé comme agent de refroidissement, l'air de refroidissement est mis en circulation à travers le rotor au moyen d'un ventilateur approprié, ou bien si l'extérieur du stator ou de l'enveloppe est également refroidi par de l'air, un ventilateur double ou composé approprié peut être disposé sur l'arbre du rotor pour faire circuler l'air de refroidissement à travers le rotor et le faire circuler également sur l'extérieur de l'enveloppe..
Si de l'eau est employée comme agent de refroidissement, l'eau de refroidissement peut être conduite vers l'extrémité
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d'entrée du rotor en venant d'une source d'alimentation appropriée quelconque ou peut être refoulée à travers le rotor au moyen d'une pompe rotative à eau. A l'extrémité de sortie du rotor, un organe de propulsion approprié peut être attaché à l'extrémité de l'arbre ou à l'accouplement, l'organe de propulsion étant entouré ou enfermé au moyen d'une enveloppe appropriée dont l'orifice de sortie peut être relié par une tuyauterie à un bac récepteur de refroidissement.
Lorsque de l'air est employé comme moyen de refroidissement pour le rotor et qu'un ventilateur est disposé à l'extrémité de sortie du rotor, on obtient une combinaison très efficace en utilisant un injecteur ou des injecteurs pour introduire de l'air venant de l'atmosphère, lequel a.ir est aspiré à l'extrémité de sortie du rotor par le ventilateur.
'Poursuivant les buts ci-dessus indiqués, la, présente invention consiste en des perfectionnements au refroidissement et à la construction de machines du type indiqué ci-dessus, tels qu'ils sont décrits et revendiqués ci-après.
Les dessins annexés montrent des exemples de perfectionnements au refroidissement et à la construction suivant la présente invention.
Fig. 1 montre une coupe verticale transversale d'un compresseur rotatif par la ligne A-A de la Fif.2, le compresseur étant pourvu d'un ventilateur double ou composé pour faire circuler de l'air de refroidissement à travers le rotor et sur l'extérieur de l'enveloppe de la machine.
Fig, 2 est une vue en bout de la machine avec le couvercle enlevé.
Fig. 3 est une coupe verticale du ventilateur double par la ligne B-B de la Fig. 1.
Fig. 4 est une coupe verticale de l'extrémité de sortie de l'arbre d'un compresseur destiné à porter un organe de propulsion enfermé dans une enveloppe appropriée lorsque de l'eau est
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employée comme agent de refroidissement.
Sur les Figs. 1 et 2, a indique l'admission du compresseur et b la sortie du compresseur, c l'enveloppe et d le rotor.
L'enveloppe e est entourée d'une chemise extérieure e qui peut être coulée avec l'enveloppe ou stator c, ou peut être faite d'une paroi et être attachée à l'enveloppe d'une manière appropriée quelconque. Des nervures f peuvent être prévues sur l'enveloppe pour attacher la paroi et également pour servir de guides pour l'air de refroidissement passant sur l'enveloppe.
Des ailettes g peuvent également être disposées entre les ner- vures 1. pour augmenter la surface de, refroidissement.
Le rotor à peut être fait de n'importe quelle manière appropriée; par exemple il peut être fait d'une pièce avec son arbre ou ses arbres mais les dessins montrent un rotor qui peut être fait d'une pièce coulée présentant les passages intérieurs forcés au moyen de noy aux, le rotor étant fixé à un arbre ou à des arbres h comme on le préfère. L'arbre h est foré et usiné à partir de son extrémité extérieure pour former le passage d'entrée k dans le rotor pour l'air de refroidissement.
L'autre extrémité de l'arbre h est forée d'une manière analogue pour former le passage de sortie 1 du rotor, une partie de la matière j de l'arbre étant laissée pour former une cloison séparatrice entre l'orifice d'aspiration et le passage de sortie 1., Des passages appropriés ou lumières o, p et r sont disposés dans le rotor d entre chaque paire d'aubes ou d'ailettes adjacentes, L'enveloppe ou stator c est fermé à chaque extrémité par des couvercles appropriés destinés à loger des paliers, des paliers à billes et/OU rouleaux étant préférés pour porter l'arbre h.
L'accouplements peut être fixé sur l'extrémité de sortie de l'arbre et est destiné à être boulonné à l'accouplement t fixé à l'arbre de l'élément de force motrice. Entre les accouplements s et t, et disposé de fagon à être maintenu solidement par les
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boulons d'accouplement) se trouve placé un ventilateur double ou à double action .1 fait par la.jonction des deux ventilateurs w et x qui peuvent être séparés par une cloison 11. Le ventilateur w aspire de l'air de refroidissement à travers le rotor d au moyen de la lumière d'entrée k, des lumières o, p et r si- tuées entre chaque paire d'ailettes adjacentes,
et de la lumière 1 vers l'admission du ventilateur 1 qui est disposé entre les accouplements s et 1 et peut débiter à travers la chemise e vers l'atmosphère. Le ventilateur x aspire de l'air de refroidissement par les passages formés par l'extérieur de l'enveloppe c, la chemise et les ailettes! et peut débiter à. travers la. chemise vers l'atmosphère. La chemise e peut être percée, autour de sa circonférence, de trous ou de fentes appropriées sur toute la largeur du. ventilateur combinée pour permettre à l'air de refroidissement de passer dans l'atmosphère ambiante.
Si l'on préfère que l'extérieur de l'enveloppe soit refroidi par, de l' ea,u de la manière connue au moyen d'une chemise d'eau et d'un système de circulation d'eau, et que le rotor soit refroidi par de l'air on peut employer un seul ventilateur, tel que par exemple w pour l'air.
La Fig. 4 montre un orifice de sortie approprié du rotor lorsque de l'eau est employée comme fluide de refroidissement.
L'eau de refroidissement est conduite à l'extrémité d'entrée de larbre h du rotor en venant d'une source d'alimentation appropriée, une cuve surélevée ou une bâche pouvant être préférée.
Un organe de propulsion y tel que celui employé dans les pompes centrifuges est maintenu fixé entre les accouplements s et t par les boulons d'accouplement. Entourait l'organe de propul- sion y se trouve une envelopper pour recueillir l'eau je re- froidissement qui a passé à travers le rotor d. La sortie z1 de l'enveloppe peut être reliée per une tuyauterie aropriée
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à la cuve surélevée ou à la bâche, si on le préfère, auquel cas l'orgene de propalsion y doit être de diamètre approprié pour créer la pression nécessaire pour envoyer l'eau dans la cuve.
La ventilateur ou les ventilateurs v ou bien l'organe de propulsion y peuvent être attachés à l'extrémité de l'arbre h du rotor de n'importe quelle manière préférée.
La méthode désirée de refroidissement par l'air au moyen d'un ou de plusieurs ventilateurs peut être adaptée à n'importe quel type de compresseur d'air, d'extracteur ou de pompe rotatifs si un passage peut être obtenu à travers le rotor pour l'air de refroidissement.
Résumé.
En résumé l'invention concerne :
1. Des systèmes de refroidissement perfectionnés pour compresseurs, extracteurs et pompes rotatifs, dans lesquels le fluide de refroidissement est mis en circulation à travers le rotor au moyen d'un ventilateur ou organe de propulsion ou d'une pompe.
2. Des moyens de refroidissement perfectionnés selon 1, appliqués à une machine rotative dans laquelle le rotor et l'arbre ou les arbres sont creux et/ou forés pour former des passages les traversant, en vue de permettre le refroidissement du rotor par de l'air mis en circulation à tra.vers celui-ci au moyen d'un ventilateur.
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Patent. advanced cooling systems for compressors, extractors, and rotary pumps.
The present invention relates to the cooling of compressors, extractors and rotary pumps and it is intended to increase the efficiency of machines of this type by eliminating more of the heat produced as a result of the compression. air or gas from the machine only when the casing and lids alone are cooled.
Rotary machines of the type comprising a rotor mounted on a shaft or shafts and arranged parallel but eccentrically to the bore of the casing or stator, leaving a crescent-shaped space between the rotor and the bore of the casing, the rotor having its blades or fins capable of sliding radially in slots, have in known machines been cooled only outside the casing and
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covers by air or water circulated around the machine.
In machines of this type, it is known that when used as air or gas compressors, the heat of compression causes the rotor to become very hot. The air or gas enters the suction port at a temperature close to the temperature of the atmosphere and, passing through the machine, meets the hot rotor, the heat of which it quickly absorbs, forcing the air or the gas to expand, so that the machine is charged with air or gas of lesser density than the surrounding atmosphere, which reduces the efficiency of the machine,
It is a known fact that water or air or these two fluids have been applied for the cooling of rotary internal combustion engines; the present invention relates only to compressors, extractors and rotary pumps.
According to the present invention, in addition to cooling the outside of the casing and of the covers of the machine, the inside of the rotor is also cooled by circulating the cooling fluid therein by means of a fan or a device. propulsion or a pump,
If air is used as the cooling medium, the cooling air is circulated through the rotor by means of a suitable fan, or if the exterior of the stator or casing is also cooled by air, a suitable dual or compound fan may be disposed on the rotor shaft to circulate cooling air through the rotor and to circulate it also on the outside of the casing.
If water is used as the coolant, the cooling water can be conducted to the end
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inlet of the rotor from any suitable power source or may be forced through the rotor by means of a rotary water pump. At the output end of the rotor, a suitable propelling member may be attached to the end of the shaft or to the coupling, the propelling member being surrounded or enclosed by means of a suitable envelope of which the Outlet port can be piped to a cooling drip pan.
When air is employed as the cooling medium for the rotor and a fan is provided at the outlet end of the rotor, a very effective combination is obtained by using an injector or injectors to introduce air from the rotor. of atmosphere, which air is drawn from the outlet end of the rotor by the fan.
Pursuing the above stated objects, the present invention consists of improvements in cooling and in the construction of machines of the type indicated above, as described and claimed hereinafter.
The accompanying drawings show examples of cooling and construction improvements in accordance with the present invention.
Fig. 1 shows a vertical cross section of a rotary compressor taken along line AA of the Fif. 2, the compressor being provided with a double or compound fan to circulate cooling air through the rotor and out of the machine casing.
Fig, 2 is an end view of the machine with the cover removed.
Fig. 3 is a vertical section of the double fan taken by line B-B in FIG. 1.
Fig. 4 is a vertical section through the output end of the shaft of a compressor intended to carry a propulsion member enclosed in a suitable envelope when water is
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used as a cooling agent.
In Figs. 1 and 2, a indicates the compressor inlet and b the compressor outlet, c the casing and d the rotor.
The casing e is surrounded by an outer jacket e which may be cast with the casing or stator c, or may be made of a wall and attached to the casing in any suitable manner. Ribs f may be provided on the casing to attach the wall and also to serve as guides for the cooling air passing over the casing.
Fins g can also be arranged between the ribs 1 to increase the cooling surface.
The rotor can be made in any suitable way; for example it can be made in one piece with its shaft or shafts but the drawings show a rotor which can be made from a casting having the interior passages forced by means of cores, the rotor being fixed to a shaft or to h trees as preferred. The shaft h is drilled and machined from its outer end to form the inlet passage k in the rotor for the cooling air.
The other end of the shaft h is drilled in a similar manner to form the outlet passage 1 of the rotor, some of the material j of the shaft being left to form a dividing wall between the suction port. and the outlet passage 1., Appropriate passages or openings o, p and r are arranged in the rotor d between each pair of adjacent vanes or fins, The casing or stator c is closed at each end by covers suitable for housing bearings, ball bearings and / OR rollers being preferred for supporting the shaft h.
The couplings can be attached to the output end of the shaft and is intended to be bolted to the coupling t attached to the shaft of the prime mover. Between the s and t couplings, and arranged so as to be held securely by the
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coupling bolts) is located a double or double action fan .1 made by the junction of the two fans w and x which can be separated by a partition 11. The fan w draws cooling air through the rotor d by means of the input port k, the ports o, p and r located between each pair of adjacent fins,
and the lumen 1 to the inlet of the fan 1 which is disposed between the couplings s and 1 and can flow through the jacket e to the atmosphere. The fan x sucks in cooling air through the passages formed by the outside of the casing c, the jacket and the fins! and can debit at. through the. shirt towards the atmosphere. The liner e may be pierced, around its circumference, with appropriate holes or slits over the entire width of the. combined fan to allow cooling air to pass into the ambient atmosphere.
If it is preferred that the exterior of the casing be cooled by, water, u in known manner by means of a water jacket and a water circulation system, and that the rotor is cooled by air one can use a single fan, such as for example w for the air.
Fig. 4 shows a suitable outlet of the rotor when water is used as the coolant.
The cooling water is conducted to the inlet end of the rotor shaft h from a suitable power source, an elevated tank or tarpaulin may be preferred.
A propellant y such as that employed in centrifugal pumps is kept fixed between the s and t couplings by the coupling bolts. Surrounded by the propulsion organ is a casing to collect the cooling water which has passed through the rotor d. The z1 output of the enclosure can be connected by an appropriate piping
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to the raised tank or to the tarp, if preferred, in which case the propalsion organ therein must be of suitable diameter to create the pressure necessary to send the water into the tank.
The fan or fans v or the propellant y may be attached to the end of the rotor shaft h in any preferred manner.
The desired method of air cooling using one or more fans may be suitable for any type of air compressor, extractor, or rotary pump if passage can be obtained through the rotor. for cooling air.
Summary.
In summary, the invention relates to:
1. Advanced cooling systems for compressors, extractors and rotary pumps, in which the coolant is circulated through the rotor by means of a fan or propellant or a pump.
2. Improved cooling means according to 1, applied to a rotary machine in which the rotor and the shaft or shafts are hollow and / or drilled to form passages passing through them, in order to allow the rotor to be cooled by water. air circulated through it by means of a fan.
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