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COMPTEUR, POMPE OU MOTEUR DU TYPE VOLUMETRIQUE A PISTONS ROTATIFS
ET A ENGRENAGE.
La présente invention concerne un compteur,pompe ou mo- teur du type volumétrique à pistons rotatifs.
Il existe trois groupes d'appareils de ce genre.
Dans un premier groupe, on trouve des machines à pistons rotatifs lisses à deux ou plusieurs cames, 1?un des pistons étant menant et l'autre mené quand il s'agit d9une pompe ou compresseur, chacun étant alternativement menant ou mené lorsqu?il s'agit d'un compteur ou d'un mo- teur.
Dans ce type d9appareils, les profils doivent se rappro- cher le plus possible des profils conjugués, les pistons pouvant être à deux ou plusieurs cames, les deux pistons pouvant ne pas être identiques.
Il arrive même que dans des appareils de ce groupe, les pitsons ont une forme approximative d'engrenage.
Dans de tels appareils, les profils sont éloignés des pro- fils conjugués par suite du jeu de fonctionnement qu'il faut laisser; des glissements et arc-boutements se produisent en certains points., et il n' est pas possible de transmettre d'energie.
Dans les appareils du deuxième groupe, on a essayé d'obvier à une partie de ces inconvénients. Dans ces appareils on a monté sur 1?axe de chaque piston rotatif des engrenages en prise, engrenages précis permettant de transmettre de 1?énergie et donnant la réversibilité.
Cependant, les pistons rotatifs eux-mêmes sont calculés avec un certain jeu, ce qui est un inconvénient grave, surtout pour les compteurs où les fuites ont une grande Importance. et ce jeu est également une cause d' usure.
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On a même quelquefois prévu des roues d'engrenage à dents fle- xibles pour permettre un meilleur engrènement des pistons rotatifs -eux-mêmes.
Dans certains cas, les profils des pistons eux-mêmes ont subi expérimentale- ment, en certains points des amincissements ou des épaississements, en vue d'un meilleur contact.
Enfin., dans le troisième groupe, on a essayéde remédier aux inconvénients ci-dessus en plaçant des dents d'engrenage sur les profils mêmes des cames des pistons rotatifs.
C9est à ce groupe qu'appartient l'appareil, objet de la présente invention.
Il existe des appareils de ce type à deux pistons rotatifs, ayant deux ou plusieurs sommets.
Dans des dispositifs connus, à deux sommets, les pistons ro- tatifs sont des ovales ressemblant à des ellipses tournant autour de leur centre et non de leur foyer.
Il s'ensuit que lorsque l'on place sur ce profil ovale les petites dents d'engrenage prévues, l'usinage en est difficile et la préci- sion de l'engrenage n'est pas bonne puisque les courbes ne sont pas mathé- matiquement conjuguées.
La présente invention a pour but d'obvier à ces inconvé- nients et d'obtenir des profils mathématiquement conjugués avant l'adjonc- tion de dents d'engrenage.
Le type d'appareils couverts par la présente invention comporte deux pistons rotatifs formés de deux cames en coeur de profil mathématiquement conjugués et dentés roulant l'un sur l'autre et limitant un volume parfaitement déterminé pour la rotation complète de chacun des pistons, la formule mathématique générale de conjugaison étant
EMI2.1
La Figo 1 représente un exemple de rotor à plusieurs som- metso
Les Figs. 2 à 5 représentent respectivement : - la Figa 2., l'ensemble de l'appareil avec ses deux pistons à profil de came en coeur - la Fig. 3 donne la figure géométrique indiquant les an- gles permettant d'arriver au calcul théorique.
- la Figo 4 donne la courbe de variation de l'angle d'un rotor en fonction de l'autre.
- la Fig. 5 donne la courbe théorique en entier.
- La Fige 6 représente la disposition d'usinage.
L'on voit, sur la Fig.2, l'enveloppe 1 du compteur. les deux axes 2 et 2' des pistons rotatifs 3 et 3', ayant chacun deux cames en coeur 4-5, 4'-5'. Sur la périphérie des rotors sont venues soit di- rectement de moulage, soit par usinage des dents d'engrenage 6-6',
L'entrée du fluide se fait par 7, la sortie par 8.
D'une manière connue, les volumes engendrés, entrant et sortant, sont égaux et identiques par tour.
Sur la Figo 3, l'on voit les deux pistons rotatifs 3 et 3' tournant autour des axes 2 et 2', la distance 0-0', étant égale à a + bo
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0 et 01 sont les angles correspondant à deux positions qui viendront en engrènement sur la ligne des centres et sont comptés à partir du grand axe de chacun des pistons # et P1 sont les rayons vecteurs correspondants.
La formule générale des profils conjugués est ici :
EMI3.1
La fonction 9 = f (#1) doit être contenue dans la partie hachurée de la Fig. 4, courbe représentant les variations de l'angle # en fonction de #1. Les tangentes aux points d'inflexiom [alpha], ss, [gamma]étant par- faitement déterminées lorsque le rapport : longueur du petit axe est fixe.
-longueur du grand axe est fixée
Ce rapport est déterminé avec le souci d'éviter des accélé- rations importantes au cours de la rotation des cameso
La courbe 6- = f (#1) est périodique le long de la droite [alpha], ss, [gamma] et l'élément de base (l'arc [alpha] ss [gamma]) possède ss comme centre de symétrie.
La portion [alpha] ss peut être: 1 - soit 1?ensemble de deux segments de droite [alpha] et ss 2 - soit un arc de sinusoide, 3 - soit un arc de circonférence 4 - soit une courbe de degré supérieuro
Dans le cas particulier exposé, on a une portion de cour- be du 3ème degré, ce qui conduit, pour le profil primitif, à la formule suivante :
EMI3.2
Seule la partie tracée en trait plein de la Fig. 5 est conservée pour réaliser le quart de profil définitif.
On a complété sur cette Fig. 5, le piston rotatif en tracent les 4 arcs de profil correspondants (en trait mixte)..
Lorsque le profil ¯est calculé et dans le but de favoriser l'usinage des pièces ou des moules., la courbe primitive théorique est rem- placée par des arcs de circonférence,, à raison de deux arcs par quart de piston.
Sur la Fig. 6, on voit un quart d'un profil de piston rotatif comportant quatre trous 01 et 02. P1 et P2' centrés sur la même droite, ces quatre trous servant pour l'usinage 01 centre de ABC, 02 cen-
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tre de CDE.
Un des avantages de la méthode est que, pratiquement, la courbe théorique est déjà elle-même extrêmement voisine de ces deux arcs de circonférence., La différence n'excède pas un centième de millimètre.
Le profil trouvé sert de profil primitif. On porte de part et d'autre des profils parallèles, espacés de la hauteur des dents choisies et l'on ob- tient ainsi des pistons rotatifs en forme de double came en coeur ayant des dents à la périphérie, comme indiqué sur la Fig. 2.
Les pistons rotatifs.. dont on n'a représenté que les sec- tions sur la Fig. 2, auront une certaine épaisseur de façon à déterminer les volumes et les débits désiréso
Un des avantages de 1?invention est. que pour un même pro- fil de piston rotatifon peut avoir des volumes et des débits différents suivant les hauteurs, pour une même vitesse de rotation. On peut même ob- tenir des calibres différents dappreils en sectionnant en plusieurs parties , des pistons rotatifs qui sont fabriqués sur une hauteur plus grande que dé- sirée. Ces pistons rotatifs peuvent être obtenus, soit par moulage et usina- ge, soit directement par moulage ou directement par usinage.
Un des avantages du profil est que les pièces sont démoula- bles et peuvent être obtenues directement à la cote en matière plastique.
Les pistons qui ont une certaine hauteur peuvent ne pas être massifs, être ajourés et comporter des bras.
Sur la fig. 4,. on trace la courbe de la fonction théorique qui doit rester à l'intérieur de la partie hachurée avec un seul arc dans chaque triangle hachuré. L'on peut prévoir des courbes à sommets multiples, ce qui donnera des pistons à trois ou plusieurs cames en coeur, etc...
Le présent dispositif peut être appliqué à tout fluide, liquide ou gazeux, et à tout type d'appareils hydrauliques, moteurs., pompe ou compteur. Dans ce dernier cas,, 1?un des pistons rotatifs porte un moyen quelconque.. magnétique ou mécaniqueentraînant le totalisateur.
Ce type de compteur peut présenter l'avantage d'un démon- tage extrêmement facile et son utilisation pour des liquides variés, en particulier les liquides alimentaires qui nécessitent un nettoyage quoti- dien.
Le type de dents d'engrenage que l'on place sur le profil théorique peut être d'un type quelconque. Il a été prévu de remplacer le profil théorique de la Fig. 6 par deux arcs de cercle. Ces deux arcs de cercle peuvent être tangents ou séquentso La précision étant du même ordre.
On ne sort pas du domaine de l'invention.. si on applique des procédés équivalents à ceux décrits, en vue d'obtenir un dispositif ayant la caractéristique indiquée, c'est-à-dire, machine hydraulique com- portant des pistons rotatifs en forme de cames en coeur ayant des profils mathématiquement conjugués exacts, grâce à remploi de la fonction
EMI4.1
ces profils partant des dents d'engrenage.