MACHINE VOLUMETRIQUE A PALETTES
<EMI ID=1.1>
, palettes, utilisant tout type de fluide et fonctionnant en machine motrice ou réceptrice.
Cette machine est constituée essentiellement des éléments suivants :
- un rotor cylindrique de révolution,
- un carter contenant le rotor et constitué de flasques perpendiculaires à l'axe de ce rotor ainsi que d'une virole dont la surface intérieure est un cylindre qui n'est pas de révolution et dont les génératrices sont parallèles à l'axe du rotor,
- un vilebrequin ou un organe analogue, tournant dans le carter et matérialisant un ou plusieurs excentriques, dont l'axe est parallèle <EMI ID=2.1>
- un ensemble de palettes en nombre pair, guidées en rotation par le ou les manetons du vilebrequin et en translation dans des rainures du rotor,
- des lumières, ou des clapets automatiques ou commandés , permettant l'admission et l'échappement du fluide.
Le brevet français 672.280 a pour objet une machine répondant à la description précédente. Cette machine est en outre caractérisée par une disposition géométrique particulière des palettes:
deux palettes opposées forment un solide unique glissant radialement dans le rotor.
L'extrémité des palettes décrit dans ces conditions une surface cylindrique, symétrique par rapport au plan passant par l'axe du rotor et par celui du vilebrequin ; cette surface est en principe uniformément distante de la surface intérieure de la virole du carter, la distance uniforme définissant un jeu constant entre les palettes et la virole.
La disposition géométrique qui vient d'être rappelée présente un inconvénient qui limite les possibilités d'utilisation de la machine. La solidarisation des deux palettes opposées empêche en effet les rainures pratiquées dans le rotor de jouer en même temps
le rôle d'étanchéités efficaces comme c'est le cas dans les machines où chaque palette, conservant son individualité, peut basculer dans sa rainure et fermer ainsi l'accès du fluide vers l'intérieur du rotor.
Il sera donc pratiquement nécessaire de prévoir des étanchéités mobiles entre le rotor et les palettes, mais l'organisation de ces étanchéités
<EMI ID=3.1>
aux éléments mobiles constituant la machine. Quel que soit le mode d'entraînement de ces éléments mobiles, la disposition géométrique des palettes prévue dans le brevet ci-dessu3 limite toujours l'efficacité des étanchéités mobiles. Nous allons le montrer dans le cas le plus courant et le plus intéressant où le seul élément mobile de la machine entraîné par l'extérieur est le rotor, qui impose le mouvement aux palettes, lesquelles entraînent en rotation le vilebrequin tournant librement dans le carter.
Lorsque les mouvements sont ainsi organisés, chaque palette appartenant à une paire solidarisée prend appui dans le rotor par l'une des faces de la rainure qui lui correspond et perd le contact avec la face opposée : il est donc nécessaire et suffisant de rétablir l'étanchéité par un segment mobile du côté où le contact est perdu.
Dans la disposition géométrique retenue par le brevet ci-dessus, tout segment d'étanchéité mobile dans une rainure perpendiculaire à la palette tend à s'écarter de la palette sous l'action de la force centrifuge à laquelle il est soumis, et appelle donc, pour conserver son efficacité, l'une de deux dispositions ci-après ou la combinaison de celles-ci :
1) l'interposition d'un élément élastique entre le segment et le rotor ;
cependant, comme la réaction élastique de cet élément est imposée par la vitesse maximale qui doit être atteinte, il en résulte à tous les autres régimes, une perte inutile par frottement du segment sur la palette, ce qui n'est plus acceptable aujourd'hui,
2) l'inclinaison de la rainure sur la direction circonférencielle dans
un sens tel que le segment soit appliqué sur la palette par une composante de la force centrifuge qui lui est appliquée, et par conséquent sous un effort croissant avec la vitesse ; cependant, pour obtenir une action suffisante compte tenu du frottement du segment dans la rainure, on est conduit à incliner la rainure dans une mesure telle que la dissymétrie des conditions de glissement, selon que la palette sort du rotor ou y rentre, entraine dans un sens des risques de broutement, donc de défaut d'étanchéité et d'usure prématurée .
L'invention proposée vise à exploiter l'action de la force centrifuge sur toute étanchéité mobile, tout en limitant la dissymétrie des actions de frottement sur cette étanchéite dans le mouvement alternatif de la palette. Cet objectif est atteint en recourant à une disposition particulière des palettes solidarisées deux par deux : celles-ci ne sont plus disposées dans le prolongement l'une de l'autre, mais déportées l'une par rapport IL l'autre tout en
<EMI ID=4.1>
darisées coulisse dans le rotor suivant deux rainures qui ne sont plus radiales, nais simplement parallèles.
Avec cette disposition déportée des palettes, tout segment d'étanchéité guide dans une rainure perpendiculaire 1 la
<EMI ID=5.1>
citations de frottement symétriques lors de la sortie et de la rentrée de la palette. Sous l'action de la force centrifuge, le segment agissant sur la face de la palette qui n'est pas appliquas sur le rotor,
<EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
simultanément le déport des palettes et la réaction élastique du ressort.
<EMI ID=8.1>
<EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1>
-0 <EMI ID=11.1>
maximale du rotor et la valeur maximale de sa dérivée par rapport au
<EMI ID=12.1>
<EMI ID=13.1>
<EMI ID=14.1>
fraction de la largeur du segment en contact avec la palette sur laquelle agit une pression Ap, écart maximal entre la pression régnant dans la
<EMI ID=15.1>
<EMI ID=16.1>
dans la rainure.
L'action du fluide sur le segment est définie par
<EMI ID=17.1>
<EMI ID=18.1>
On peut dès lors écrire , en l'absence de frottement
au contact segment-palette, et à vitesse de rotation du rotor constante, la condition pour que le segment soit toujours appliquer sur la palette :
<EMI ID=19.1> il faut également ajouter au second membre de la même relation un terme
<EMI ID=20.1>
<EMI ID=21.1>
On peut par conséquent écrire dans le cas général :
<EMI ID=22.1>
Pour que cette relation soit vérifiée à tous les régimes de rotation, il suffit que les deux expressions suivantes soient simultanément satisfaites :
<EMI ID=23.1>
qui peut encore s'écrire :
<EMI ID=24.1>
et
<EMI ID=25.1>
Dans l'hypothèse contraire 1 l'invention où la palette
<EMI ID=26.1>
<EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1>
<EMI ID=29.1>
1 on effort additionnel d'application du segment sur la palette qui soie
<EMI ID=30.1>
<EMI ID=31.1>
saire entre les palettes et la virole du carter, le déport des palettes tel qu'il est préconisé dans l'invention permet d'équilibrer convenablement les sollicitations sur le segment correspondant, dues aux réactions d'inertie, à la pression du fluide ainsi qu'aux réactions de contact, sans devoir incliner le segment sur l'axe de la palette. Dans ce cas, c'est la recherche de cet équilibre qui impose le déport des palettes, et il sera souvent nécessaire, dana
<EMI ID=32.1>
le rotor pour obtenir une action convenable de la force centrifuge sur cas segments.
Un intérêt supplémentaire de l'organisation des palette. telle qu'elle est prévue dans l'invention réside dans urne
<EMI ID=33.1>
<EMI ID=34.1>
particulière de la chambre imposée par la configuration non radiale des palettes et leur inclinaison doua la direction favorable. Cette
<EMI ID=35.1>
<EMI ID=36.1>
la situation inversa.
<EMI ID=37.1>
<EMI ID=38.1>
d'optimiser la compromis efficacité de l'étanchéité - perte d'énergie
<EMI ID=39.1>
- l'invention sera décrite avec plus de détails à l'aide de dessins représentant à titre d'exemple non limitatif une exécution et quelques variantes.
Les figures 1 et 2 sont deux coupes d'une soufflante
<EMI ID=40.1>
<EMI ID=41.1> d'étanchéité palette-rotor de la machine représentée aux figures 1 et 2. La figure 4 représente une autre réalisation du <EMI ID=42.1> La figure 5 schématise un système d'étanchéité additionnel palette-virole du carter.
La machine représentée en coupe aux figures 1 et 2 comporte essentiellement un rotor 1 d'axe 2 entrainé par l'extérieur, un carter 3 qui l'entoure , un vilebrequin 4 qui tourne librement par rapport
<EMI ID=43.1>
l'une et l'autre, coulissant dans les rainures 10 à 13 du rotor,
(sur chaque palette, agit un segment d'étanchéité 14 coulissant dans une rainure 15), une lumière d'admission 16 et une lumière d'échappement 17.
Conformément à l'invention, les palettes 6 et 7 d'une part, 8 et 9 d'autre part, constituent un seul solide dont les centres de gravité 20 et 21 appartiennent aux axes 22 et 23 de deux manetons opposés du vilebrequin 4. Les rainures parallèles 10 et Il d'une part,
12 et 13 d'autre part sont parallèles entr'elles et sont uniformément distantes de deux plans orthogonaux passant respectivement par les centres de gravité 20 et 21 et contenant tous deux l'axe 2 du rotor.
Désignons par E la distance entre l'axe 5 et les axes
22 ou 23,par R la distance séparant un point 24 (ou 25) situé sur la palette 6 (ou 7 respectivement) de leur centre de gravité 20, par
2D la distance entre les plans parallèles aux plans de symétrie
<EMI ID=44.1>
l'angle de rotation du vilebrequin 4 par rapport à un axe fixe OX centré sur 5.
La trajectoire du point 24 dans le plan de la variable <EMI ID=45.1>
que la palette 6 est déportée dans le sens positif ou négatif de rotation ; (dans cette équation expi désigne la fonction exponentielle imaginaire).
Si l'extrémité de la palette est un arc de circonférence de rayon A centré sur le point 24, et si J représente le jeu que l'on ménage entre la palette et la virole, l'équation de la directrice de cette dernière surface s'écrit :
<EMI ID=46.1>
Comme le montrent les relations précédentes, la surface de la virole est symétrique par rapport à un plan incliné de l'angle
<EMI ID=47.1>
Dans l'exemple illustré aux figures 1 et 2, le rayon
<EMI ID=48.1>
étanchéité par laminage entre le rotor et la virole dont la directrice est définie par l'équation ci-dessus. Pour améliorer cette étanchéité,
<EMI ID=49.1>
quence la directrice de la virole. Celle-ci comporte alors un arc
de circonférence centré sur l'axe du rotor qui se raccorde à la directrice précédemment définie avec une continuité d'ordre quelconque.
L'articulation des palettes sur les manetons du vilebrequin peut être réalisée par n'importe quel type de liaison connu et notamment par palier lisse, par roulement à billes, aiguilles ou rouleaux ou par roulement sur came.
La machine décrite aux figures 1 et 2 utilise quatre palettes. Bien que l'invention ne soit pas limitée à cette particularité, le nombre de quatre palettes doit être considéré comme optimal. En effet, si on n'utilise que deux palettes, les réactions du vilebrequin sur le carter ne sont pas équilibrées naturellement, et il, faut alors adjoindre au vilebrequin des contre-poids d'équilibrage. D'autre part, si on utilise plus de quatre palettes, l'encombrement et la complexité de réalisation deviennent prohibitifs. et à
Conformément à l'invention, le système d'étanchéité palette-rotor représenté à la figure 4 peut être utilisé à titre de variante.
La figure 5 représente un exemple de système d'étanchéité palette-rotor 26 qui peut être utilisé pour réduire la fuite au nez de la palette, quand la pression ou la dépression du fluide devient importante,
REVENDICATIONS
<EMI ID=50.1>
l'énergie avec tout type de fluides,constituée essentiellement d'un rotor cylindrique de révolution, d'un carter contenant le rotor et constitué de flasques perpendiculaires à l'axe du rotor ainsi que d'une virole dont la surface intérieure estun cylindre qui n'est pas de révolution et dont les génératrices sont parallèles à l'axe du rotor, d'un vilebrequin tournant dans le carter autour d'un axe fixe et parallèle à celui du rotor, d'un ensemble de palettes en nombre
<EMI ID=51.1>
gravité articulé sur les manetons du vilebrequin et étant guidée en translation dans des rainures du rotor, caractérisée en ce que les palettes de chaque paire solidarisée sont parallèles entre elles et déportées d'une longueur égale de part et d'autre du plan qui leur est parallèle et qui contient leur centre de gravité, les rainures de coulissement dans le rotor étant disposées de manière que ce plan passe en permanence par l'axe du rotor.