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Pour assurer la mise en oeuvre de différences de pression relativement importantes dans une phase favorable du point de vue de la dynamique des gaz et de la vapeur, on emploie principalement dans la pratique, pour la compression et la détente, des machines à pistons. Les machines dites rotatives (à pistons rotatifs, à pistons roulants, à hélice, à spirale, à pistons creux, etc.) en général, ainsi que des réalisations particulières'de celles-ci - par exemple les machines où lé tambour tourne dans le mme sens que le pis- ton, et où des anneaux liquides, tournant solidairement aves
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le tambour, servent à assurer l'étanchéité - ne sont utili- sées, en qualité de souffleries ou.de compresseurs,
que lorsqu'il s'agit de mettre en oeuvre de faibles différences de pression.
L'invention a pour objet une machine rotative; ayant des propriétés caractéristiques d'une machine à pistons et comportant des avantages sous le rapport de l'exécution et du fonctionnement, tels que le fait de pouvoir construire la machine pour n'importe quels débits et étages de pres- sion en combinant à volonté des éléments de construction normalisés; l'absence d'huile dans le fluide refoulé, réa- lisation poussée d'une compression isothermique dans le cas de gaz, ou de ce qu'il est convenu d'appeler la "carnotisa- tion" dans le cas de vapeurs; l'absence de soupapes et d'es- paces nuisibles; l'équilibrage complet des masses; faibles vitesses relatives entre éléments en contact coulissant; vitesses de régime de 3.000 t/min. par marche à accouple- ment direct avec des moteurs électriques économiques à grande vitesse de rotation;
le montage du compresseur et du moteur de commande, ou de la machine motrice et de la géné- ratrice, dans une enveloppe commune.
Un exemple d'exécution de l'objet de l'invention est représenté dans les dessins annexés, dans lesquels :
La fig. la est une coupe longitudinale de la machine.
La fig. 1b est une coupe transversale par le premier tronçon de piston (coupe I-I de la fig.la).
Les figs. 1c-e sont des coupes par le second et le troisième tronçons de piston (coupes 11-11 à IV-IV selon la figure la) .
La fig. 2 est un développement de la surface du piston.
La fig. 3 montre schématiquement la disposition du compresseur dans une installation frigorifique.
On décrira d'abord le système cinétique qui est à la
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base de la machine; selon la fig. 1, un piston de travail cylindrique 1 de diamètre d, que des disques séparateurs cylindriques T1, T2,T3 etc. divisant en tronçons K1, K2,
K3, etc., de hauteur inégale h1, h2, h3, etc., tourne dans un tambour 2, également rotatif, à alésage D. Le piston et le tambour tournent dans le même sens et à la même vitesse n.
Le piston est solidaire de l'arbre creux 3 monté dans un palier 4, tandis que l'arbre creux 5, qui porte le tambour
2, est monté dans un palier 6.
Le piston 1 tourne dans le tambour 2 avec l'excentra- ge e, de sorte que D - d = 2 . e ; les deux éléments sont dona tangents le long d'une génératrice du piston ou de l'alésage du tambour. Chaque trongon de piston C1, C2, C3, etc. porte, dans deux entailles L1, L2, L3, etc., situées sur un même diamètre, deux palettes coulissantes S1, S2,S3, etc., dont la longueur est égale, respectivement, à la hauteur
Hl' H2, H3, etc. des tronçons de piston auxquels elles sont affectées.
Les palettes S1, S2, S3, etc. sont pressées contre la surface intérieure du tambour sous l'influence de la force centrifuge du système en rotation, et assurent un joint étanche entre les chambres en croissant de lune qui existent entre le piston et le tambour (figs. lb-le). Pour recevoir les séparateurs T1, T2, T3, etc., le tambour est muni de gorges annulaires N1, N2,N3, etc., dans lesquelles ces séparateurs tournent, également de façon excentrique, de telle façon que les séparateurs proprement dits plongent tou- jours dans les gorges d'une distance minimum f.
Pour isoler hermétiquement les chambres entre elles dans le sens axial à l'aide des séparateurs T engagés dans les gorges N, le sys- tème roaatif contient une certaine quantité de liquide obtu- rateur dans les gorges, notamment du mercure, qui remplit les gorges N sous l'effet de la force centrifuge.
Chacun des séparateurs T1, T2, T3, etc., est muni de deux entailles A1, A2, A3, etc. (figs. 1b-1e,fig. 2), dont;
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la position par rapport aux palettes S1, S2, S3, etc. ressort des figs. lb à le.
La subdivision du piston par les séparateurs et les palettes a été représentée par le développement schématique de la audace du piston, fig. 2. Le gaz aspiré à travers l' arbre creux 3 arrive,en suivant le sens de la flèche et en passant par le distributeur 7 de cet arbre, dans la chambre d'aspiration 8. Cette dernière est isolée herméti quement de la chambre 9 de l'enveloppe de la machine par le séparateur Ta qui tourne dans la gorge Na du tambour et ne comporte pas d'entailles.
Au cours d'une révolution du piston le gaz quitte la chambre d'aspiration par les deux entailles . A1 du séparateur T1, successivement, pour parvenir dans les deux chambres en croissant de lune qui entourent K1, et est refoulé, pendant la même révolution du piston, à travers les entailles A2 du séparateur T2, vers les chambres entourant K2.
Le volume de gaz aspiré subit une compression par suite de son refoulement dans des espaces qui vont en dimi- nuant graduellement. La fig. 2 permet de se rendre compte de la situation qui existe lors de la compression et du refoulement par les divers tronçons du piston; il suffit à cet effet de déplacer dans le sens de la flèche, le long du développement du piston, la tangente B-B entre le tambour et ce dernier. Les deux trajets de gaz (G, G) correspondent aux deux entailles des séparateurs. Afin d'assurer l'évacuation de la chaleur de compression, on a pl@vu, pour le refroidis- sement du tambour, un circuit d'huile extérieur 11 à refroidissement intermédiaire, comme représenté schématique- ment, ce circuit pouvant d'autre part servir au graissage sous pression des pâlies.
Une pompe 12 aspire l'huile dans l'enveloppe 9 et refoule, cette huile par la conduite il à travers un refroidisseur 13., vers les pulvérisateurs 14, qui Provient constamment cette huile sur la partie éffée
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du tambour. Le rotor 15 d'un moteur électrique, loué dans l'enveloppe commune 9, est monté directement sur l'arbre creux 3 du piston 1.
Le joint étanche entre l'arbre creux 3 et l'enveloppa
9 ou le raccord d'aspiration 16 est assuré au moyen d'une bague de bourrage 17. De même,le joint étanche entre, d'une part, l'arbre creux 5 qui porte le'tambour 2 et, d'autre part, le raccord de refoulement 18, est assuré à l'aide d'une bague de bourrage 19. L'entraînement du tambour en une rota- tion de même sens que celle du piston est assuré de façon connue, par exemple à l'aide de manivelles d'entraînement
20 à deux tourillons.
Pour éviter que l'huile atomisée ne pénètre à travers le bourrage Na dans la chambre d'aspiration 8, on prévoit entre le tambour 2 et le séparateur Ta une bague de garni- ture 21 qu'un ressort tend à refouler de sa gorge, en la repoussant contre Ta.
La fig. 3 montre schématiquement le montage du com- presseur décrit ci-dessus dans une installation frigorifique.
La vapeur du réfrigérant est aspirée par l'évaporateur 22 à travers un détendeur 23 qui fait en sorte que la pression d'aspiration, pour laquelle le compresseur a été prévu, est toujours maintenue constante pour la phase de démarrage éga- lement. La compression s'opère comme décrit plus haut; toutefois, et grâce à l'injection auxiliaire de réfrigérant dans une ou plusieurs chambres de compression, cette com- pression a lieu dans la phase sèche saturée (carnotisation), Dans le creux intérieur 24 du piston débouche un tube fixe passant dans l'arbre creux 5.
Ce tube sert à injecter en 24 un liquide venant du condenseur 32 à travers la soupape d'in- jection auxiliaire 26 et envoyé par la force centrifuge dans les chambres de compression voulues (dont une seule est représentée) à travers les orifices 27 et au moyen d'aju-
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tages calibrés 28. L'évaporation de ce liquide injecté refroidit le gaz contenu dans la chambre considérée, lequel passe de la phase surchauffée à la phase sèche saturée.
Pour permettre la récupération du liquide de bourrage entraîné, le mercure par exemple, ce dernier est dirigé vers la chambre 24, également à travers le tuyau 25, à partir d'un vase collecteur 29 prévu à la partie inférieure du condenseur, à l'aide d'une soupape à flotteur 30, en contournant la soupape d'injection auxiliaire 26.
Le reflux de mercure est indépendant de l'injection auxiliaire et peut être. établi comme système autonome, dans lequel cas il peut déboucher directement dans l'extrémité de la chambre de compression 10. Pour faire refluer dans la machine le condensat de mercure qui se forme dans la conduite de refoulement, on prévoit une man- chette 31 partant du raccord de refoulement et s'étendant au-delà de la baue de bourrage 19, l'alésage de l'arbre creux 5 présentant une forme conique afin d'assurer une projection du mercure par force centrifuge jusqu'à l'ex- trémité de la chambre de compression.
Si l'on prévoit un démarrage auxiliaire, la machine de compression décrite ci-dessus peut, tout comme les systèmes analogues, fonctionner en machine à détente (machine à vapeur), le sens d'écoulement du gaz ou de la vapeur de- vant être inversé dans ce cas.
REVENDICATIONS.
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