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Compresseur à pistons rotatifs
L'objet de la présente invention est un compresseur à pistons rotatifs pour des gaz, principalement pour des agents frigorifiques gazeux. On peut également s'en servir pour pro- pulser des liquides. On réalise l'aspiration et le refoule- ment par 10 fait que, sur deux pistons tournant dans le-même sens, l'un d'entre eux se meut à une vitesse angulaire varia- ble. De pareilles mach-'Anes à pistons rotatifs sont, en soi, déja connues.
On sait en outre que, pour des machines à pistons rota- .tifs, dans lesquelles tous les pistons tournant à une vitesse non uniforme, il faut prévoir des moyens, par lesquels on peut réaliser, pendant la marche, un réglage de la performance de la machine. Ce réglage de la, performance s'obtient dans ces machines en modifiant la grandeur de l'accélération des pis- - tons se mouvant de manière variable l'un par rapport à l'autre.
Pour toutes ces machines, le réglage (la la performance est toutefois Invariablement accompagné d'une modification
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de ce que l'on appelle l'espace mort. Gela n'est pas économi- @ que, car on sait qu'un agrandissement da l'espace mort d'un compresseur entraîne une réduction du rendement.
Un avantage appréciable du compresseur à pistons rotatifs conforme à l'invention réside dans le fait que le réglage de la performance se fait sans modifier l'espace mort.
Un autre avantage essentiel qui résulte de l'utilisation de l'invention, est constitué par le fait que la rapport de dé- multiplication ou de réduction de la machine, en relation avec le moteur d'attaque utilisé, peut être modifié selon les be- soins, sans aevoir intercaler un engrenage supplémentaire, même si l'on fait abstraction de la possibilité par laquelle on peut changer la performance pendant la marche.
Cet avantage a principalement un intérêt réel si on uti- lise, à la manière connue, plusieurs cylindres groupés autour d'un axe moteur commun.
On trouvera ci-dessous l'exposé du principe du mouvement des pistons rotatifs, fait à la lumiètre des dessins annexés; la construction de la macnine, dans son ensemble, sera exami- née ensuite :
Un cercle x (fige 1) , aont le point de rotation' se trou- ve au centre, ast entraîné par le cercle y qui, pour permet- tre une meilleure compréhension, est représenté par trois li- gnes. Le cercle y a, en son centre, un point de rotation b, qui, en pivotant autour du point c, peut s'écarter plus ou moins du point de rotation a au cercle x, ou qui peut égale- ment se superposer à ce point a.
La mise en mouvement, respectivement l'entraînement du cercle x par le cercle y, est réalisé par une tringle de liaison f. On suppose, par exemple, que la longueur de la tringle f est égale au rayon des deux cercles x et y.
Si l'on fait tourner le cercle moteur y, du point .1
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jusqu'au point 4e soit de 1/6'3 de la périphérie du cercle, ou encore d'environ 37 :mm pour un cercle ayant, par exemple, - 70 1>1 do diamètre, le cercle entralné x effectue, par suite de l'existence àe la liaison constante f avec le cercle 1, égale- ment un mouvement de rotation, et pe aussi du point 1 jusqu'au point sur le cercle x. Par suite du déplacement au centre,
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cette longueur n'est cependant pas égala au 1i 3e de la périphé- rise, mais, dans l'exemple choisi, elle n'est que d'environ 5 nua. correspondant à la longueur de l'arc de cercle d.
Il ressort, sans autre explication, de la fig. 1 que, sur le c'arcle Xe les distances entre les points 1 à S ne sont pas 'égales, malgré que la tringle f, de longueur invariable, relie entre eux les cercles X st 1 Les aistances entre les points i3, sur le cercla 1 sont égales et valent, dans l'exemple choisi, 1,6 de la périphérie du cercle Les distances sont indiquées'en traits interrompus.
Si l'on fait tourner le cercle y, à une vitesse de rota-
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t'ion.uniforme, le cercle se meut à une v4Lte3saade rotation variable. Le degré de variabilité de-la vitesse du cercle est fonction de la distance séparant les deux points de rota- tion a et b. Plus ces deux points sont distants l'un àe l'au- tre, plus la variabilité dans la vitesse périphérique est grande; plus ces deux points sont rapprochés, plus la varia- bilité est réduite. Si la point de rotation b du cercle se
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superpose au point ase rotation a du cercle (fi5- 4) , la va- riabilité cie la vitesse périphérique du cercle est nulle et,, dès lors, la vitesse périphérique des deux cercles est la même dans toutes les positions.
On sa trouve donc en présence du fait suivant, en soi déjà connu :
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Si l'on relie un 'point de la périphérie ü t \.111 disque c:ir.aùÜ-
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re à un point cs la périphérie alun autre disque circulaire, et (lU3 l'on iup:rime une vitesse péripnérique uniforme à l'un des disques, l'autre ss meut à une vitesse périphérique non
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uniforme, quano, les centrée des axes des disques ne sont pas superposés.
La iig. ô montre, à titre a'exempla, comment ce fait peut être mis en application dans la machine à pistons rotatifs :
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Soient a, 1 cylindre, et ± les pistons. Le piston b est commande par le disque circulaire ayant une vitesse unifor- me; le piston e est attaqué par le disque ayant une vitesse pé-
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riphérique variable. Le piston peut aussi être attaqué par le disque à vitesse uniforme et le piston b par celui à vites- se variable.
Le chemin parcouru au cours d'une rotation est le même pour les pistons et c. Toutefois, pendant que les deux pis- tons tournent d'un tour, le point d du piston ± se déplacera jusqu'au point du piston b et s'en écartera à nouveau, et de
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ce fait, le saz ou le liquide se trouvent dans les espaces f, sera refoule au travers de soupapes ou d'orifices disposés de façon appropriée. Lors du mouvement du piston c, depuis le point ci vers le point e, les points g et h des pistons b et c s'écartent, ce qui donne naissance à des vides, dans les- @ quels la fluiae à comprimer ou à,refouler peut s'introduire-.
Une machine dont les pistons sont exécutés conformément à la fig. 3, a donc une action quadruple, c'est à dire que, pour un tour des pistons, le gaz ou le liquiae sont quatre fois aspirés et quatre fois refoulés. Dans la fige 4 on re-
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présente as s pistons au moyen desquels on aspire et on refou- le six fois à chaque tour. Le nombre d'aspirations et de re- foulements par tour peut être augmenté à loisir selon la con- formation des pistons. Un sait que lloivaut aussi disposer deux, trois, ou encore plus de cylindres, munis de pareils
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pistons, sur un cercle de répartition a, tel que le montre la fig. 5.
Les pistons se mouvant à une vitesse uniforme seraient alors commandés simultanément par une roue dentée b. Les cen- tres de ces pistons qui tournent à une vitesse périphérique u- niforme, sont désignés par c, d et e, alors que le déplacement des centres des pistons animés d'une vitesse variable, ast re- présenté par l'indication des points f, g et h. Tant que les deux espèces de pistons tournent aux mêmes vitesses, leurs centres se trouvent en c, d et e. La variabilité de la vites- se périphérique des pistons à vitesse variable résulte du dé- placement de leurs centres de c vers f, respectivement de d vers et de e vers h.
On a déjà fait remarquer que la variabilité de la vites- se périphérique du piston c ou b (fig. 3) dépend de la lon- gueur de la distance séparant les deux centres a et b (fig. 1).
Si les points a et b sont exactement superposés, les points g et h (fig.' 3) ne s'écarteront pas l'un de l'autre, lors de la rotation des pistons b et c; on ne réalise donc ni aspira-' tion, ni refoulement; la"course" et, par conséquent, la par-. formance sont nulles, Si l'on déplace le centre b dans la di- rection de b' (fig. 2), les points g et h (fig. 3) s'écarte- ront l'un de l'autre au cours de la rotation des pistons b et c. L'importance de l'écart dépend de la grandeur de l'écar- tement entre les centres a et b (fig. 1).
Il en résulte que le volume engendré, et donc aussi la performance, sont régla- bles depuis zéro jusqu'à un maximum, sans que l'on agrandisse l'espace mort et sans que l'on modifie le nombre de tours.
Par l'application de ce système de réglage de la perfor- mance, une'machine ayant des pistons à deux corps, d'après fig. 3, n'aspire que deux fois et ne refoule due deux fois.
Les deux autres impulsions servent à réaliser la compression préalable du gaz dans les chambres f; de là le gaz s'échappe
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alors, pendant la rotation des pistons, vers les chambres'for- mées par le mouvement d'éoartement des points L et h (fit. û) et dans lesquelles existe déjà une pression plus élevée, l'é- chappement en question étant réalisé, au moyen de soupapes ou d'
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orifices aménagés de manière appropriée.
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La fig. représente schématiquement, en coupe, une mua- onina à pistons rotatifs conforme à l'invention. un par 1 le cylindre, ")ar le piston a vitesse périphérique uniforme, par à le piston à vitesse périphérique variable. La piston est commandé par la roue dentée 4 et la piston 5 par la roue dentéa Ô, respectivement par le dis- que . La roue Cl4:ï' porte- Un bouton do manivelle 7, et le risquez un bouton de iaanivelîe µ,. La tringle d'entraîns- àlie-nt 9 est montés sur les boutons et 6 de manière à pouvoir y pivoter. Les rouos d,en'iéel 4 et 5 sont eiitraînées par les roues à-,iilées 10 et 11. Le nombre de dents de la roue lu est
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le lqu-0 celui de la roue il.
La nombre de dents de la roua lî est également le zàl ..:;e 1.ae celui de la roue 3 0" nom- bre ue dents des roues 10 st 11 peut être plus grand ou plus -petit que clui des roues 4, et 3', cuîvan-L que l'on veut réa- liser une démultiplication ou une réduction. Les roues dentée 1L et 1 sont fixées sur l'arbre de commande 1 de façon à ne pouvoir tourner sur celui-ci. L'arbre 1 sort du boîtier du cylindre par la boîte a bourrage 1. La commande peut égale- ment sa faire "par le bout d'arbre lé, si celui-ci est prévu suffisasment long et qu'il sort du boîtier par une boîte à bourrage. Il est évident que, dans ce cas, l'arbre ne doit pas sortir du boeitizr. La roua éE'.ltE.. b7 est calée sur l'arbre 15 qui peut tourner dans le (le roue à vis sans fin 16. Sur l'arbre -15 est aussi calé un volant ,.17.
Le serment de roue à vis sans 13 portant la roue dentée , peut pivoter autour de l'axe ae l'arbre 1é2. Le-déplacement
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du segsient 1i est réalisé au iioyeri d'une vis sans fin 17, dont la commando se trouve à l'extérieur du boîtier de cylin- dre 1.
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Le déplacement du centre de la roue'nentée 5 ne doit pas nécessairement être réalisé au moyen d'un segment de roue à vis sans fin. On peut également utiliser un autre élément de machine approprié, par lequel on provoque le pivotement de l'axe de la roue dentée 5 autour de l'arbre 12 et, dès lors,
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un déroulement de la roue aentée 5 sur le. roue dentée Il. ,uan(î un réglage du débit n'est pas nécessaire, les êlê- ments par lesquels on provoque le déplacement de l'axe de la roue dentée 5, peuvent être supprimés.
Dans ce cas, la comman- de peut aussi se faire par l'arbre 15, et le volant 18 pourrait alors aussi être disposé à l'extérieur du boîtier 1.
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La fîg. 7 l'a prés0nte une coupe par le cylindre et les pis- tons, selon la ligne 1>-B àe la 1'iG. 6. Jans le piston .± sont prévus des forages d, e, f et g devant recevoir les soupapes d'aspiration. Les conduits h, L, k et 1 oébouchent dans le forage pratiqué au centre (fig. 7), et qui est identique au forage 19 de la fige 6. La coupe C-D par la machine de la
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fig. 6 est l'équivalent de la fi 3. 7. :Jans le piston jo sont prévus les forages d, a, f¯ et ù devant recevoir les soupapes de refoulement. Les conduits h, i, et 1 débouchent dans le forage pratique au centre (fig. 7) qui est identique au forage @0 de la fig. 6. Il en résulte que, lorsque les pis- tons tournent, le fluide à propulser ou à comprimer est aspi-
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ré en 22 (fig. 6) et refoulé en 21.
La fin. 8 montre schématiquemeut la même machine que la fige 6. En lieu et place des soupapes et aes forages, on a prévu, dans l'enveloppe du cylindre, des fentes, par lesquel- les le gaz ou le liquide peuvent entrer et sortir. D'autre part, on a pu supprimer les forages 19 et 20 (fig. 6), ainsi
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que les orifices d'entrée et de sortie E2 et E1 (fig. 6).
Les fentes d'entrée sont repérées 25 et celles de sortie sont repérées 26.
La paire de -fentes inférieures, en particulier, sera dis- posée plus vers l'avant ou vers l'arrière, afin de ne pas ren- contrer l'arbre Le cas échéant l'arbre peut aussi être un peu avancé ou reculé. La fige 9 montre une vue en perspective d'une paire de pistons pour compression monoétagée. Dans cette disposition, les deux pistons s'étendent sur toute la longueur du cylindre, Pour la compression à plusieurs étages, on utili- sera les pistons représentés par la fige 16.
La chambre basse pression est désignée par 27 et celle à haute pression par 28. ¯La chambre à basse pression s'étend sur toute la-longueur au piston; par contre la chambre à haute pression n'en occupe que la longueur 29. Dans les deux cas, le produit de la pression par le volume est constant.
La fige Il représente le piston d'après fig. 10, mais dans une autre position de point mort.' Sur la fig. 11 on re- connaît clairement la chambre à basse pression 27. On voit aussi la chambre à haute pression 28 ainsi que la longueur 29 de la partie du'piston correspondant à la haute, pression.