Compresseur volumétrique rotatif. La, présente invention se rapporte aux compresseurs volumétriques rotatifs, à grande vitesse comportant un rotor muni de pales et monté excentriquement dans un cylindre fixe ou stator.
Dans tous les types d'appareils connus, dans lesquels les pales sont indépendantes et soumïses à l'action de la force centrifuge en raison de leur rotation avec le rotor, la puis sance, absorbée par le frottement de l'extré mité des pales contre la paroi fixe du stator, limite fortement les vitesses d'utilisation pra tique; l'usure des pales et l'échauffement des parois, résultant du frottement atteignant à grande vitesse des valeurs très élevées.
Il a été proposé et réalisé diverses solu tions pour atténuer ces inconvénients et per mettre l'élévation de la vitesse d'utilisation de ces compresseurs,; mais aucune -de ces solu tions n'a permis d'arriver au résultat désiré.
La. présente invention a pour but de remé dier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Le compresseur selon l'invention est ca ractérisé en ce que la. plus grande partie de la force centrifuge, provoquant l'application des pales contre la paroi du stator, est absorbée par une compression d'air, produite automa tiquement par le mouvement -des pales dans leurs logements du rotor et déterminée de ma nière à maintenir le contact des extrémités,des pales avec la paroi du .stator pour assurer l'étanchéité.
Le dessin .ci-joint représente, mais à titre d'exemple seulement, une forme de réalisation de l'invention dans son application à un com presseur rotatif à huit pales, équilibrées deux à deux.
La fig. 1 est une vue -en coupe verticale transversale du -compresseur, suivant la ligne 1-1 -de la fi-. 2; La fig. 2 est une vue en coupe longitudi nale, suivant la ligne brisée 2-2 de la fig. 1 (la pale k n'étant toutefois pas représentée coupée);
Les fig. 3, 3a, 3b, ,3c représentent séparé ment les pales équilibrées, réunies deux à -deux; La fig. 4 .représente, .en une vue en pers pective, les pales après montage, emboîtées l'une dans l'autre; La fig. 5 est une vue en élévation,d-e face d'un -des plateaux d'assemblage et d'entraîne ment des éléments composant le rotor; La fig. 6 est une vue en développement, -de l'intérieur, d'un logement d'une pale;
La fig. 7 est une vue -de -détail, en coupe transversale, à échelle agrandie, d'une pale et de son logement, et La fig. 8 est une vue correspondant à la fig. 7, pour une autre position de la pale.
Le compresseur représenté comprend un corps, formant carter, a, muni d'ailettes -de re froidissement; ce,carter est exécuté -de préfé rence -en un métal très bon conducteur- de la chaleur, par exemple en un alliage d'alumi nium ou de -magnésium; l'intérieur est usiné à un profil cylindrique.
Dans ce carter est ajusté, de façon très exacte, pour obtenir un contact parfait, un fourreau mince, -de posi tion fixe, ai, à très haute résistance; ce four reau présente une surface extérieure cylindri que et un alésage elliptique, se rapprochant étroitement de la courbe théorique décrite par les extrémités des pales 4u rotor, de telle ma nière qu'il n'existe, entre -ce fourreau et les pales,
que le jeu juste nécessaire pour la di- latation des pales dans toutes les positions qu'elles peuvent prendre pendant une révolu tion complète. (Cette disposition -est décrite dans 1e brevet ne 73'30-30 déposé -en France au même nom le 7 mai 1.931 pour "Perfectionne- ments aux compresseurs rotatifs à palettes".) La surface intérieure du stator est traitée de manière à présenter une très grande dureté superficielle, afin de diminuer le plus possible le coefficient de frottement de ,
l'extrémité -des pales sur cette surface. Le fourreau a' est maintenu et bloqué à l'aide des fonds b et b' de fermeture du compresseur et vis et bou lons b2, uniformément répartis sur la circon férence -du fond b.,Sur le pourtour du four reau a' sont ménagés, aux endroits conve- nables, les orifices d'admission u.2 et -de re foulement a3, débouchant respectivement dans la chambre d'admission et :dans la chambre de refoulement du compresseur.
Le rotor .est constitué par des éléments. tu bulaires profilés c, de .section transversale triangulaire, en acier à haute résistance. Ces éléments. sont assemblés par leurs extrémités, parfaitement dressées et rectifiées., à l'aide de deux plateaux en acier<I>d, d'</I> qui sont em- boîtés et serrés sur une partie, emboutie et très bien ajustée, c', ménagée à chaque extré mité .des éléments tubulaires. La section triangulaire -de -ces éléments c permet d'obte nir une construction très légère et très résis tante du rotor.
L'assemblage des éléments c composant le rotor est obtenu à l'aide .de grandes vis tabu laires e, vissées en e' -dans le plateau d'entraî nement d et dont la tète sphérique e\ est logée dans un trou, de profil correspondant, d=, -du plateau d'.
Ces vis tubulaires e sont soumises à l'action de la force centrifuge pendant la ro tation -du rotor; l'effort -de traction, exercé par ces vis tubulaires sur les plateaux, résul tant d'une légère flexion du corps de ces vis qui se trouve dans le vide, produit un blocage -des plateaux<I>d, d'</I> contre les éléments emboî tés c; constituant le rotor, et ceci d'une façon d'autant plus énergique que la vitesse -du ro tor est, elle-même plus élevée.
Des saillies ou nervures radiales d3, soi gneusement usinées, sont réservées par frai sage sur la face interne des -plateaux<I>d</I> -et<I>d';</I> ces nervures d3 assurent la répartition précise des éléments triangulaires c autour de l'axe,du rotor, ainsi qu'un parallélisme rigoureux des- faces internes des parois adjacentes c2 -dans. chaque paire d'éléments juxtaposés (fig. 7 et 8).
Ces nervures radiales d3 servent en outre à entraîner .les éléments tubulaires triangu laires c, entre lesquels elles sont engagées, .de façon à produire le mouvement -de rotation du rotor.
Le rotor est supporté par deux roulements à billes<I>f,<B>f</B>,</I> maintenus dans .les portées du carter ca; l'un de ces roulements f est main tenu en double butée, tant dans le carter a que sur l'arbre g, afin de centrer longitudina lement le rotor c et d'éviter le frottement des plateaux d, d' sur les surfaces latérales -des fonds b, b'. Des bagues de centrage h, munies d'un épaulement, reposant contre les plateaux d,
dl servent d'appui aux éléments c du rotor vers l'intérieur de celui-ci.
L'espace, eampris entre les parois paral lèles c2 de chaque paire d'éléments c juxtapo- s6s, constitue un logement i pour une pale l- (fig. 7 et 8) ; la partie .d'extrémité extérieure de ce. logement est étranglée, en il; d'autre part, la partie d'extrémité intérieure de cha que pale k est élargie, en forme,de piston, de section rectangulaire, comme représenté en P.
Les pale; opposées sont reliées deux à deux par un ou -deux bras, formant entre toises, k= (fig. 3, 3a, 3b, 3c); dans le cas de deux bras, la masse de ces deux bras. est égale à la masse du bras -unique. Ces bras k 2 soit établis de manière que le centre de gravité des pal=s coïncide aussi exactement que possible avec le centre géométrique de la surface déve loppée des pales.
C'est le cas pour les pales re- présentées sur les fig. 3 ,et 3a, qui comportent deux bras-entretoises le=, disposés symétrique ment par rapport à l'axe géométrique trans versal de la pale. Pour les pales représentées sur les fi-. 3b et 3c, le centre de gravité est très légèrement désaxé, .du fait que le bras unique k2 est légèrement déporté latéralement par rapport à l'axe géométrique transversal de l'ensemble des deux pales.
Pour faire coïncider dans ces pales<B>(fi-,.</B> 3b et 3c), le cen tre de gravité et le centre géométrique des surfaces développées, on leste convenablement ces pales, par exemple par des rivets en plomb, k@, placés en des endroits convenables, du côté de l'axe géométrique transversal op posé au bras-entretoise leû. Ce même lest est appliqué suivant l'axe géométrique transver sal -des pales, sur les fi-.
3 et 3a, de façon à obtenir des pièces en mouvement ayant des masses rigoureusement équivalentes, ce qui permet d'augmenter la précision -de l'appareil en ce qui concerne la régularité -du frottement de l'extrémité des pales sur la paroi du sta tor.
Les huit pales, reliées ,deux à deux, telles que représentées sur les fig. 3, 3a, 3b, 3c, peu vent être emboîtées ;à la main, pour former le groupe représenté sur la fig. 4;
les distances comprises entre les divers bras-entretoises k2 sont établies de façon à permettre le passage en diagonale<B>de</B> la deuxième pale (fig. 3a) dans la première pale (fig. 3), et ensuite des pales (fig. 3b et 3c), l'une après l'autre, dans l'ensemble formé par les .deux premières pale., (fig. 3 et 3a).
Pour le montage de l'ensemble; tous les éléments c 4u rotor étant montés sur le pla- teaud'entraînement d, on glisse longitudina lement le groupe des pales., montées comme indiqué ci-dessus, dans, les logements ména gés entre les éléments. c,du rotor. On emboîte ensuite le plateau dl et on bloque les deux plateaux d, d1 -contre les extrémités des élé ments c à l'aide des grandes vis tubulaires e.
Comme représenté sur les fig. 3 et 4, il est facile de se rendre compte que les parties d'extrémité intérieure élargies- k', renforcent les pales k à l'endroit -des bras entretoises k2, rehaut deux -à. -deux des pales opposées.
Ces parties élargies k1 des pales sont ajus tées entre les faces internes des parois c2, pa rallèles deux à deux, -des éléments c du rotor (fig. 7 et 8); chaque pale ne vient en contact avec les parois -de son logement que par une fraction constante de sa surface, .de manière à réduire le frottement de la pale sur ces pa: rois, et à maintenir ce frottement à une va leur constante;
ceci permet de diminuer la va leur des surfaces en contact .entre les éléments c du rotor et les pales k, tout en assurant un excellent guidage de ces dernières.
De petites rainures c3, creusées. dans la face interne de la partie d'extrémité inté rieure des parois c2 des éléments du rotor, constituent -des lumières, qui font communi quer, lorsque la pale est complètement ren trée, à l'intérieur de son logement (fig. 7), la grande chambre, ainsi délimitée autour<B>-</B>-de chaque pale dans son logement entre les deux parois opposées c2, avec la, région axiale l du compresseur, entre les extrémités intérieures -des -éléments triangulaires c du rotor (fi,-. 1);
cette région axiale l -est en communication avec l'extérieur par les orifices m ménagés à l'extrémité arrière du compresseur, :à travers le plateau d1 et la bague h (fig. 2).
De petites rainures obliques, calibrées, c4, sont ménagées dans la face interne,de la par tie d'extrémité extérieure des parois c2 -des éléments c, qui délimite la partie étranglée i' des logements i des pales; ces rainures sont destinées à permettre la .communication entre l'intérieur .des logements i des pales et les grandes chambres n de compression (fig. 1).
La fil-. 6 représente en développement les rainures c3 et c', ménagées dans la face in terne .des parois c' des éléments triangulaires.
Un tube de graissage o, passant suivant l'axe du rotor par les .orifices m, à travers @le plateau dl et la bague h, amène le lubrifiant tout près de la partie intérieure des pales, dans la région axiale l -du compresseur.
Le fonctionnement est le suivant: Le rotor et les pales tournant dans le sens de la flèche (fi-. 1), de l'air est aspiré dans la chambre d'admission .du compresseur par les orifices a2, est comprimé par la rotation des pales et la variation .de volume des cellules ou cbambres n, et est refoulé par les orifices a3 du compresseur.
Le déplacement des pales dans leur Io g o ement i est commandé d'une façon positive par la paroi du stator.
Pendant ce dèplace- ment des pales, la, partie d'extrémité inté rieure élargie k' de chaque pale, formant pis ton, crée, par suite des variations :de volume produites dans la chambre, délimitée à. l'inté rieur du logement i de la pale par ce piston, tantôt une dépression, au moment du volume maximum, tantôt une compression, pendant la réduction de ce volume.
Chaque fois que la pale -considérée est revenue à fin de course vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'axe du ro tor, de l'air, à la pression atmosphérique, pé nètre, de la zone axiale l du compresseur, par les lumières c3 à l'intérieur du logement i -de la pale.
Lorsque le sens de -déplacement -de la pale est inversé, celle-ci s'éloignant de l'axe du rotor vers l'extérieur, le piston le" ferme d'abord ces lumières c3, et comprime ensuite l'air ainsi admis dans la chambre, dont le volume va en décroissant, formée par le piston dans le logement i de la pale; cette compression dure jusqu'à ce que la pale se trouve à fin de :course vers l'extérieur.
La valeur de cette compression est limi tée à l'aide d'une perte de -charge, créée par les. petites rainures obliques calibrées c4. La valeur .de la compression d'air effectuée, à fin de ,course du piston V, dans la chambre de volume minimum ménagée dans le logement i de la. pale, est réglée de façon à absorber presque en totalité, mais pas .de façon com plète, l'action de la force centrifuge agissant ,sur la. masse .de la. pale, qui se trouve à la limite.d'excentrage par rapport à l'axe de ro tation du rotor, et cela au régime normal d'utilisation.
L'absorption de la presque totalité de la force centrifuge, exercée sur la. pale, permet à celle-ci de rester en contact avec la paroi du stator, de façon à, assurer l'étanchéité, mais avec une charge d'application contre cette paroi, limitée à une très faible valeur.
On voit donc que, grâce à cette compres sion d'air, convenablement calculée, par les pales le dans leur logement, au cours de leur déplacement vers l'extérieur, on peut, à l'aide des pertes de charge, réglées par la section des. rainures calibrées c4, réduire à une va leur très faible le frottement .de l'extrémité des pales contre la paroi du stator. Ceoi per met d'élever les régimes d'utilisation prati que du compresseur, tout en obtenant un rendement mécanique élevé, pour un compres seur à palettes.
Le réglage de l'absorption de la plus grande partie de la force centrifuge, exercée sur la masse des pales, est obtenu par la dif férence de -section entre la, partie principale <I>le</I> ou corps. ,de la pale et sa partie d'extrémité intérieure élargie k' en combinaison avec le calibrage des rainures c4, qui délimite les pertes de charge. On règle leur largeur pour augmenter la valeur da ces pertes de charge, afin -de réaliser l'équilibrage désiré pour le régime d'utilisation normale choisi.
Il est à remarquer que le freinage ainsi obtenu varie dans le même sens que la. force centrifuge, c'est-à-dire que la vitesse.
Le fonctionnement des pales étant extrê mement rapide :dans le temps, il est facile d'obtenir, en régime permanent, une pression de l'air, comprimé dans les petites chambres délimitées par le piston 7c.1 dans le logement i de chaque. pale, toujours supérieure à. celle existant dans les grandes cellules :de refou lement -n :du :compresseur. La. compression dans ces petites -chambres permet un écoule ment d'air à travers les rainures calibrées c4 vers. les cellules de refoulement, ce qui an nule totalement les fuites dues au jeu des pales ,dans le rotor.
En outre, les pertes de charge par les rainures. :calibrées c4 consti tuent un apport d'air supplémentaire :dans les grandes cellules. de refoulement -du coin- presseur.
La zone de :dépression, créée dans la. ré gion axiale l du rotor, permet le graissage centrifuge :des pales à l'aide d'un brouillard d'huile pulvérisée, grâce à. la. vitesse :d'écou lement de l'air autour du tube de graissage o, qui pourrait :d'ailleurs. ,déboucher :dans un dispositif de tubes Venturi, pour faciliter la pulvérisation de l'huile.
Le graissage des pales :dans leurs glis sières est effectué par la condensation du brouillard d'huile sur les surfaces. Les rai nures obliques calibrées c' permettent égale ment la. répartition uniforme du lubrifiant sur toute la. longueur des pales.
Ce mode de= graissage assure une répar tition parfaite :du lubrifiant et permet de ré duire eonsidérablement le débit d'huile né cessaire au graissage du compresseur.
Le mode d'absorption de la force centri fuge, agissant sur la masse :des pales, par nia freinage: pneumatique, tel que décrit -ci- dessus, peut s'appliquer parfaitement à, tout système de compresseur à. pales, indépen- dantes; il suffit de calculer et établir en con- séquence la section :des parties d'extrémité intérieure élargies en forme :de piston k1 :des pales et celle des. rainures c4, déterminant les pertes de charge.
Les pales. sont faites en des matières pos sédant une résistance mécanique suffisante, mais une :densité extrêmement faible, par exemple des alliages: de magnésium, ou du eéloron (résine synthétique avec armature de toile), de la bakélite, dont les :densités sont respectivement 1,7-1,3, ceci permet d'abaisser la valeur -de l'effort centrifuge exercé sur les pales.
Pour ;les surfaces sou mises au frottement, c'est-à-dire l'intérieur du stator, et les parois du rotor constituant les glissières de guidage des pales, on utilise .des métaux à. haute résistance, traités :de façon à posséder une grande dureté superficielle.
Le mode de montage. des pales, tel que décrit ci-dessus, peut s'appliquer aux com presseurs. à :deux, quatre, six et huit pales; il est évident qu'il y a. intérêt à employer le plus. grand nombre possible de pales pour di minuer la :différence entre les pressions ré gnant dans les cellules de refoulement voi sines :du .compresseur. Le montage à huit pales présente par suite, sur les appareils connus, munis de deux, quatre ou six pales, l'avantage. de :diminuer les charges appli quant les pales sur les surfaces. :des glissières.
Dans l'utilisation de ce compresseur à des moteurs d'aviation, pour maintenir, aux grandes altitudes, une pression :constante de l'air aspiré par les pales à partir de la ré gion axiale. du rotor, on peut raccorder à celle-ci un tube, branché sur le refoulement du compresseur et dans lequel est intercalé un diaphragme :détendeur, assurant la pres sion désirée. Cette disposition est destinée à maintenir l'équilibrage de l'action. de la force centrifuge, réalisé par :compression d'air par les pales dans leurs logements.