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" Pompe, oompresseur ou moteur à fluide liquide ou gazeux "
L'invention oonoerne les pompes, compresseurs ou mo- teurs à fluide liquide ou gazeux, comportent une bande, disposée dans une enveloppe, et animée d'un mouvement pro- gressif ondulatoire, et un élément mobile qui actionne la bande ou peut être actionné par elle.
Dans une machine connue du type précité, la chambre de travail est formée par un tuyau flexible en une seule pièce, en caoutchouc ou autre corps analogue élastique non métallique, et dont un côté forme la bande animée d'un mou- vement progressif. Mais cette forme de construction est im- propre, parce qu'elle rend impossible une étanchéité parfai- te de la ohambre de travail, et que les parois de cette chambre subissent une usure rapide, à cause des efforts de traction et de flexion quis'exercent sans cesse sur elle.
Suivant l'invention, on remédie aux inconvénients précités en donnant à la bande une largeur oonstante sur toute sa longueur, et en constituant la bande et les autres parois de la chambre de travail ou chambre motrice par des pièces indépendantes les unes des autres, ladite bande pouvant glisser librement dans ladite ohambre de travail.
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Un dispositif construit suivant l'invention comporte un grand nomore d'applications variées possibles. S'il sert à transmettre l'énergie de l'élément mobile au fluide, c'est à-dire à faire avancer un fluide, le mouvement ondulatoire de la bande est obtenu par le mouvement imprimé à l'élément mobile, de sorte que le fluide, qui se trouve dans la cham- bre motrice en progression, avance entre la bande et la paroi de l'enveloppe. S'il s'agit de transporter un fluide incom- pressiole, c'est-à-dire un liquide, la longueur d'onde et l'amplituae de la bande doivent rester constantes,c'est-à- dire que les chambres motrices doivent avoir une grandeur constante sur toute la longueur de la bande.
S'il s'agit de transporter un fluide compressible, c'est-à-dire un gaz ou une vapeur, le mouvement ondulatoire considéré dans le sens de l'avancement du fluide, peut avoir une longueur d'onde et/ou une amplitude diminuant progressivement, pour permettre au fluide de se oomprimer. Si on emploie le dispositif à la transmission de l'énergie d'un fluide à l'élément ne bile, c'est-à-dire à la production d'une puissance mécanique, le mouvement ondulatoire de la bande est obtenu, du fait que le fluide sous pression passe dans les chambres motrices entre la bande et les parois de l'enveloppe en mettant ainsi en mouvement l'élément mobile, qui peut débiter de la puis- sance .
Si on fait fonctionner la machine par un fluide in- compressible, c'est-à-dire un liquide (par exemple sous forme de machine hydraulique), la longueur d'onde et l'amplitude de la bande doivent également être constantes, tandis que si elle fonctionne au moyen d'une vapeur ou d'un gaz, la longueur d'onde et/ou l'amplitude, considérées dans le sens de l'avancement du fluide, peuvent ou bien augmenter, pour permettre au fluide de se détendre (par exemple dans une machine à vapeur) ou bien diminuer d'abord et augmenter ensuite, pour permettre au fluide de se comprimer d'abord et de se détendre ensuite (par exemple dans une machine à combustion interne).
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L'enveloppe peut avoir une forme cylindrique annulaire, largeur de la bande étant à peu près égale à la hauteur de l'anneau cylindrique, et les crêtes des.ondes s'appliquent en formant joint étanche contre l'une ou les deux gnératri- oes de l'enveloppe du cylindre . Le mouvement ondulatoire peut alors être provoqué par un ou plusieurs galets ou pai- res de galets mobiles périphériquement dans l'anneau cylin- drique. Suivant une forme d'exécution plus avantageuse, 1'enveloppe a la forme d'un carter allongé de section rectan- gulaire ou carrée, comportant à ses extrémités un orifice d'admission et d'échappement pour le fluide, la largeur de la bande étant à peu près égale à la hauteur (largeur) du carter et les crêtes des ondes de la bande s'appliquant en formant joint étanche contre l'une des faces latérales (surface su- périeure ou inférieure).
Dans ce cas, il est avantageux,pour provoquer le mouvement progressif de la bande, de di-sposer, suivant la longueur du carter une barre enroulée en forme d'hélice cylindrique ou conique . L'élément formé par la barre, appelé dans ce qui suit, l'hélice , peut tourner au- tour de son axe longitudinal et a un rayon extérieur,qui est à peu près égal ala demi largeur (hauteur) du carter. Le dispositif peut comporter deux bandes flexibles s'étendant dans le sens longitudinal du carter et qui coopèrent chacune avec l'une des faces opposées du carter, l'élément mobile, par exemple l'hélice, étant disposé entre les deux bandes.
Dans ce cas, il est avantageux de faire communiquer l'espa- ce intermédiaire entre les deux bandes avec un ou plusieurs points, où le fluide est sous pression, de façon à réaliser ainsi une bonne étanchéité entre les parois et les crêtes des ondes de la bande. Suivant l'application à laquelle le dispositif est destiné, le carter et/ou l'hélice peuvent être construits, de façon que les chambres motrices formées par la ou les bandes et la ou les parois du carter aient, au moins sur une partie de la longueur du carter, une grandeur
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constante, ou une grandeur diminuant ou augmentant progres- sivement, ou une grandeur diminuant d'abord progressivement, puis augmentant progressivement .
La bande flexible peut être construite d'une manière quelconque, cependant elle doit être de nature à permettre aux crêtes des ondes de s'appliquer d'une manière étanche contre la surface du catter. En conséquence la bande doit posséder une grande élasticité dans le sens de la longueur, mais être rigide en travers. La rigidité peut être augmen- tée, par exemple par des dispositifs de renforcement appro- priés sous forme de bandes de raidissement transversales, ou en disposant l'uneà côté de l'autre deux ou plusieurs bandes. La bande peut se composer par exemple d'un certain nombre de lamelles réunies entre elles à articulation et d'une manière étanche et comporter en même temps des dis- positifs élastiques permettant de réaliser une étanohéité parfaite.
Cependant, il parait être plus avantageux, pour réaliser une étanchéité satisfaisante, d'employer une bande formant elle-même ressort, par exemple une bande en une seule pièce, en une matière appropriée et possédant une élas- ticité suffisante sous une épaisseur appropriée. A cet effet conviennent particulièrement les bandes en fer, en acier ou leurs alliages, par exemple en acier inoxydable.
Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et représentant schématiquement plusieurs modes d'exécution de dispositifs selon l'invention : la fig. 1 est un plan d'un mode de réalisation de l'in- vention, le couvercle supérieur étant enlevé; la fig. 2 représente dans les mêmes conditions une autre forme de réalisation; la fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig.
2 ; la fig. 4 est une vuepartielle à plus grande échelle de la fig. 2 et représente un dispositif permettant de faire va- rier la longueur utile de la bande;
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la fig. 5 est une vue semblable à la fig. 2, sur laquel- le les bandes sont en position d'extension; la fig. 6 est une vue latérale d'une troisième forme d'exécution d'un dispositif suivant l'invention, dans laquel- le une paroi latérale et une bande ont été enlevées ; la fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la fig.
6 et représente les deux bandes dans leur position moyenne; les figs. 8 à 12 représentent dans les mêmes conditions que la fig. 2, d'autres formes de réalisat,ion de l'invention; la fig. 13 est une coupe suivant la ligne 13-13 de la fig. 12; la fig. 14 est un plan d'une variante de la forme de réalisation de la fig. 6; la fig. 15 est une coupe suivant la ligne 15-15 de la fig. 14.
Le dispositif suivant l'invention, sous la forme d'exé- oution de la fige 1 consiste dans un caisson ou carter 10 allongé, de section en principe carrée et constante, compor- tant à ses extrémités des paliers 11 et 12, qui supportent une barre enroulée en forme d'hélice cylindrique, à savoir ldhélice 14, qui dans le cas présent, a sur toute sa longueur un pas constant et une amplitude constante, égale ou à peu près égale à la moitié du côté intérieur du carré. D'un c8té de l'hélice 14 est fixée sur les paliers 11, 12 une bande élastique 15, dont la largeur est égale ou à peu près égale au côté du carré.
La distance entre les points d'attache de la bande 15 est inférieure à la longueur réelle de la bande d'une quantité suffisante pour que la bande puisse s'appliquer sous forme ondulée oontre l'hélice 14. Du c6té de l'hélice 14)où se trouve labande 15, les extrémités du carter comportent des tubulures 16 et 17 communiquait avec l'intérieur du carter et servant à l'admission et à.l'échappe- ment du fluide.
S'il s'agit d'employer le dispositif décrit au trans-
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port d'un fluide, l'une des tubulures, par exemple la tubulu- re 16 est raccordée à une source de ce fluide et on fait tourner une extrémité de l'hélice, par exemple l'extrémité 18 à la main ou par un moteur. Il est évident que le mouve- ment de rotation de l'hélice 14 fait prendre un mouvement progressif ondulatoire à la bande 15, tandis qu'en raison de l'élasticité de la bande, les crêtes des ondes s'appli- quant d'une manière étanohe contre l'une des parois latérales 19 du carter. L'espace intermédiaire entre deux orêtes ou creux d'ondes avance de l'orifice d'admission 16 à l'orifice d'échappement 17 et entraîne dans ce même sens une quantité de fluide correspondant à son volume.
La bande agit ainsi à la manière d'un piston sans fin animé d'un mouvement d'avan- cement uniforme et dans cette application, le dispositif fonctionne à la manière d'une pompe foulante à débit de liquide constant par tour de l'hélice . Le dispositif peut aussi servit à la propulsion de véhicules, par exemple de bateaux, la bande et l'hélice pouvant alors être disposées dans un canal ouvert aux deux bouts et placée dans le sens longitudinal du bateau, ou à la propulsion de navires aériens, par exemple d'avions, un ou plusieurs dispositifs suivant linvention pouvant être montés dans les ailes.
Le dispositif peut aussi servir è la production de force motrice , en faisant arriver un fluide sous pression par l'une des tubulures 16 ou 17, ce fluide faisant tourner l'hélice 14 par la pression qu'il exerce sur la bande 15 et la puissance pouvant être recueillie par exemple en 18.
Comme fluide moteur , on peut avantageusement employer un liquide, par exemple de l'eau.
Dans la forme d'exécution des figs. 2 et 3, il existe aussi une bande 15' de l'autre coté de l'hélice 14 tles crêtes de ses ondes s'appliquent,en formant un joint étanche, contre l'autre paroi latérale du carter, tandis que des tu- bulures d'admission et d'échappement 16' et 17' communiquent
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aveo la partie du carter dans laquelle se trouve la'bande
15 On peut xx ainsi non seulement utiliser la section tota- le du carter comme chambre de travail du fluide, mais en- oore on obtient une meilleure étanchéité entre les bandes et les parois latérales du catter, surtout si on introduitun fluide sous une pression maximum dans l'espace intermédiaire . entre les bandes.
De plus les fortes pressions qui agissent sur les paliers aux points de fixation, lorsqu'on n'emploie qu'une bande, comme dans la forme d'exécution de la fig. l, se compensent, puisque le fluide agit des deux côtés de la paire de bandes.
Ainsi que le montre la fig. 4, les bandes 15 et 15' sont fixées par des vis 20 sur les coussinets 11, 12 des paliers. Le coussinet 11 est monté à coulissement dans la paroi avant du capter 10 et peut être réglé dans diverses positions, au moyen de boulons 21 fixés dans la paroi avant et des écrous 22 correspondants, qui s'appliquent contre une bride extérieure 23 du coussinet de palier. Il en résulte qu'il est possible de faire varier la distance entre les points d'attaché des bandes et par suite leur longueur utile, entre une distance minimum entre ces points d'attache,pour laquelle les ondulations des bandes correspondent exactement au pas de l'hélice et une distance maximum, pour laquelle les bandes sont complètement allongées.
Ce moyen de réglage de la longueur utile des bandes permet de faire varier la oapacité du dispositif entre une valeur maximum correspondant à la distance minimum entre les points d'attache et une va- leur nulle qui correspond à la distance maximum entre ces points. La fig. 5 représente les bandes complètement allon- gées.
Pour améliorer l'étanchéité entre les bandes et les parois latérales du carter , on peut y disposer deux ou plusieurs hélices. Les figs. 6 et 7 représentent un disposi- tif de cette nature, qui comporte deux hélices 14 et 14', de construction exactement semblable et montées de façon que
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les crêtes et les creux des ondes soient en face l'un de l'autre. Les hélices doivent être accouplées rigidement en- tre elles, de façon à tourner exactement au même nombre de tours. ± cet effet, elles sont accouplées sur la f ig. 6 par des roues d'engrenages 24.
Dans les formes d'exécution des figs. 1 à 7, les hélices 14 sont montées à leurs deux extrémités au centre des parois de bout du carter. Suivant la forme d'exécution de la fig.,8, l'hélice 14 est montée à son extrémité de commande ou com- mandée également au centre, tandis qu'à son autre extrémité elle comporte une partie de palier périphérique par lequel elle est guidée dans un guide approprié non figuré.
Suivant la fig. 9, le carter a une section transversale constante, tandis que le pas de l'hélice diminue progressive- ment d'une extrémité à l'autre, l'amplitude restant cependant constante sur toute la longueur de l'hélice . Cette forme d'exécution est avantageuse, par exemple lorsque le dispositif doit fonctionner comme compresseur,le fluide à comprimer étant alors introduit du côté où le pas de l'hélice est le plus grand, c'est-à-dire par les tubulures 16 et 16'. Si le dispositif est employé comme moteur, actionné par un fluide expansible, par exemple de la vapeur, on introduit le fluide du c8té du carter, où le pas de l'hélice est le plus petit, o'est-à-dire par les tubulures 17 et 17'.
On peut aussi obtenir une chambre motrice de volume variant progressivement d'une extrémité à l'autre , en fai- sant varier la section transversale du carter progressivement d'une extrémité à l'autre, par exemple en diminuant sa lar- geur progressivement suivant la fig. 10. Le pas de l'hélice reste constant sur toute sa longueur, mais l'amplitude dimi- nue progressivement, c'est-à-dire que la barre formant l'hélice est enroulée sous forme d'hélice conique .
Suivant la fig. 11, on arrive au même résultat avec un carter de section transversale constante et une barre 14,
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dont le diamètre augmente progressivementd'une extrémité à l'autre, de sorte que l'amplitude des bandes varie aussi progressivement d'une extrémité à l'autre.
Suivant l'application à laquelle le dispositif est des- tiné, il est évident qu'on peut combiner entre eux certains des agencements décrits ci-dessus ainsi que d'autres. Par exemple dans le dispositif de la fig. 10, l'hélice peut avoir un pas diminuant progressivement et dans celui de la fig.
11, l'hélice peut avoir une amplitude diminuant progressive- ment, la section du carter devant alors évidemment,diminuer aussi progressivement.
Si on construit le dispositif de façon que le volume de la chambre motrice commence par diminuer progressivement ' à partir d'une extrémité du carter jusqu'à son milieu, puis augmente progressivement vers l'autre extrémité du xxxx car- ter, on obtient un dispositif apte à fonctionner comme moteur combustion, dans lequel le oarburant commence par se com- primer, puis est allumé au,point où le volume de la chambre motrice est minimum, et enfin se détend.
On peut arriver à ce résultat, en doublant le dispositif de la fig. 9, o'est-' à-dire en employant un caisson de section transversale cons- tante et une hélice dont le pas diminue d'abord progressive- ment, puis augmente progressivement, ou en doublant le dis- positif de la fige 10 c'est-à-dire en employant un carter dont la section transversale diminue d'abord progressive- ment, puis augmente progressivement, ou en employant,comme le montrent les figs. 12 et 13, une barre 14 formant l'héli- oe, dont le diamètre commence par augmenter progressivement, puis diminue progressivement.
La forme d'exécution des figs. 14 et 15 comporte,comme celle des figs. 6 et 7, deux hélices 14 et 14', de construc- tion exactement semblable, disposées l'une à côté de l'au- tre. Mais ces hélices sont montées de façon que les crêtes et les creux des ondes de l'une soient en face des creux
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et des crêtes de l'autre. De chaque coté d'une des hélices 14, sont disposées des bandes 15 et 15' et de chaque côté de l'autre hélice 14' se trouvent des bandes semblables 25 et 25'. Cependant les bandes extérieures 15 et 25 peuvent être supprimées. Les bandes intérieures 15' et 25' en coopé- rant forment des espaces intermédiaires, qui avancent,sans changer ae forme, d'une extrémité à l'autre au carter et ser- vent de chambres de travail pour le fluide .
De même des chambres semblables se forment évidemment sur la face exté- rieure des bandes, et peuvent servir également de chambres de travail, ou d'enceintes dans lesquelles est maintenue une pression statique. Dans les deux/cas, il est évident qu'on ob- tient une étanchéité très satisfaisante en raison de l'équili-- brage de la pression de chaque côté des paires de bandes.
L'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution représentées, qui peuvent être modifiées à plusieurs points de vue, sans qu'on s'écarte de l'idée de l'invention. Le car- ter et/ou l'hélice peuvent être construits de façon que les chambres de travail formées par la ou les bandes et la ou les parois du carter n'aient un volume constant que sur une portion de la longueur du carter,et possèdent dans la portion restante un volume augmentant ou diminuant progressivement < On peut aussi disposer plus de deux bandes avec les éléments mobiles correspondants, par exemple des hélices, l'une à côté de l'autre parallelement dans un carter, certaines des ban- des pouvant coopérer entre elles, c'est-à-dire qu'une ou plu- sieurs bandes peuvent servir de paroi pour la bande voisine.
Il est évident qu'on peut aussi monter en série ou en paral- lèle plusieurs des dispositifsdécrits, de façon que le fluide circule dans deux, plusieursou tous les dispositifs et/ou que deux, plusieurs ou tous les dispositifs fonctionnent sur le même arbr e.