Machine volumétrique. L'invention a pour objet une machine vo lumétrique, comprenant au moins un rotor présentant une surface cylindrique de révo lution dont l'axe coïncide avec l'axe de rota tion -et un stator présentant une surface cy lindrique en regard de celle du rotor et com prenant au moins une partie écartée de cette dernière et au moins une partie tangente sui- -,ant au moins une génératrice à la surface cylindrique du rotor, de manière à former au moins une chambre de travail, le rotor pré sentant des logements à paroi cylindrique de révolution d'axe parallèle à celui du rotor,
s'ouvrant dans ladite surface cylindrique de ce dernier et dont chacun loge une aube à paroi latérale cylindrique comprenant une partie de révolution de même rayon que le lo gement et au moins un pan coupé permettant à l'aube de s'effacer dans son logement lors qu'elle arrive en regard de ladite partie tan gente de la surface cylindrique du stator, chaque aube présentant un déséquilibre par rapport à son axe d'oscillation dans son loge ment, de manière que la force centrifuge tende constamment à la faire osciller pour faire saillie hors de son logement.
Le dessin représente, à titre d'exemple, cinq formes d'exécution de la machine fai sant l'objet de la présente invention ainsi qu'une variante.
La fig. 1 est une coupe transversale sui vant la ligne I-I de la fig. 2, de la première forme d'exécution. La fig. 2 est une coupe longitudinale de cette forme d'exécution.
La fig. 2a est une vue en perspective d'une extrémité d'une aube oscillante de cette forme. La fig. 3 est une vue schématique d'une installation de réfrigération comprenant une deuxième forme d'exécution.
La fig. 4 est une coupe longitudinale d'une troisième forme d'exécution.
La fig. 5 est une coupe transversale selon la ligne V-V de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe transversale selon la ligne VI VI de la fig. 4.
La fig. 7 est un schéma d'une installation comprenant une quatrième forme d'exécution. La fig. 8 est une coupe transversale d'une variante de la première forme :d'exécution. La fig. 9 est un schéma semblable à celui de la fig. 7, montrant une cinquième forme d'exécution.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 1, 2 et 2a. la machine comprend un stator 1 à l'intérieur duquel est monté un rotor 2. Le rotor présente une surface cylindrique de révolution de même axe que l'arbre, dans la quelle s'ouvrent cinq logements 3, 4, 5, 6 et 7, à paroi cylindrique d'axe parallèle à celui du rotor et dans lesquels sont montées librement cinq aubes 8, 9, 10, 11 et 12,à paroi latérale cylindrique. L'arbre 13 du rotor 2 est sup porté dans des paliers à billes 14 et 15, montés dans deux couvercles 16 et 17 fixés par des brides au stator 1. -- A ces couvercles sont vissés deux chapeaux 18 et 19 servant à recevoir des garnitures d'étanchéité, non représentées, pour l'arbre 13.
La surface cylindrique intérieure du sta tor en regard de la surface cylindrique du ro tor comprend une partie de révolution de même axe que le retor et de rayon plus grand que ce dernier et une partie -de révolution de même axe et de même rayon que le rotor, de façon à former une chambre de travail 21. Ces deux parties de révolution sont raccor dées par des surfaces cylindriques, et la partie de révolution de même rayon que le rotor est présentée par un organe 20 ayant la forme générale d'un segment logé dans une rainure de la paroi du stator et serré entre les cou vercles 16 et 17.
La chambre 21 communique avec l'admission du fluide par un canal a et avec le refoulement par des orifices d'échap pement b pratiqués obliquement dans l'organe 20. La paroi latérale de chaque aube com prend une partie cylindrique de révolution de même rayon que le logement, et l'aube peut ainsi osciller autour :de l'axe de ce lo gement.
Les aubes oscillantes 8, 9, 10, 11 et 12 comportent des alésages 30, 31, 32, 33 et 34 excentriques, de sorte que ces aubes présen tent une partie plus lourde que l'autre par rapport .à leur axe d'oscillation. La paroi la térale de chaque aube comprend en outre deux pans coupés cylindriques de révolution d'axes parallèles .à l'axe d'oscillation de l'aube, l'un, 23, ayant un rayon de courbure correspondant au rayon :du rotor et l'autre, 24, un rayon de courbure égal au rayon de la partie de révolution de plus grand rayon de la paroi cylindrique intérieure du stator. Les distances entre les axes de ces pans et l'axe d'oscillation de l'aube sont toutes deux égales à la distance entre l'axe de l'aube et celui du rotor.
Pendant la rotation du rotor, l'effet de la force centrifuge tend constamment à faire osciller les aubes, de façon qu'elles fas sent saillie sur la surface. du rotor. Lorsque les aubes sont en regard de la partie de plus grand rayon de la surface du stator, elles font saillie et leurs pans 24. s'appliquent con- tre cette surface. Lorsque les aubes passent en regard de l'organe 20, la surface de celui-ci agit sur les pans 23 et force les aubes à oscil ler pour s'effacer, grâce à ces pans 23, dans leurs logements.
Pour limiter la rotation vers l'extérieur et vers l'intérieur des aubes oscillantes, le rotor 2 comporte deux plaques 35 et 36 fixées à ses extrémités et présentant des surfaces de butée cylindriques coopérant avec des cames 35a et 36a agencées aux extrémités des aubes ou venues de fabrication avec celles-ci, comme représenté à la fig; 2a. La limitation de l'os cillation des aubes vers l'extérieur permet d'éviter qu'il y ait un frottement entre les pans 24 des aubes et la surface cylindrique de révolution de plus grand rayon du stator.
La machine volumétrique de l'installation de réfrigération représentée à la fig. 3 com prend deux rotors montés sur un même arbre et dans une même enveloppe H, à savoir un rotor de compression 2a .avec six aubes oscil lantes et un rotor d'expansion 2b, également avec six aubes oscillantes. Les stators sont dé signés par Sa, respectivement Sb, et sont en tourés par les rotors, qui présentent chacun une surface intérieure cylindrique de révolu tion de même axe que l'arbre et dans laquelle s'ouvrent les logements des aubes.
La sur face latérale de chaque stator comprend deux parties cylindriques de révolution coaxiales avec l'axe .de l'arbre dont l'une a un rayon égal à celui de la surface intérieure du rotor et l'autre un rayon plus petit. Les aubes à. deux pans et leurs logements sont agencés de la même façon que dans la machine des fig. 1 et 2. Les aubes oscillent pour faire saillie vers l'intérieur sous l'action de la force centrifuge et. s'effacent .à l'intérieur de leur logement quand elles passent en regard de la partie de plus grand rayon de la surface du stator.
Le stator Sa est pourvu d'un canal .d'admission et le rotor 2a présente six canaux de refoule ment débouchant chacun dans la chambre de travail formée entre le rotor et le stator entre deux aubes consécutives. Le rotor 2b présente six canaux d'admission disposés comme les canaux de refoulement du rotor 2a et le stator Sb est pourvu d'iuz canal de re foulement.
Le fonctionnement de l'installation de la fig, 3 est le suivant: Des vapeurs de dichloro-monofluoro-mé- thane vaporisées .à -15 C (0,37 atm) sont aspirées par la conduite L1 de l'évaporateur V, puis comprimées dans le rotor 2a à 1,56 atm (+30 C) pour être ensuite refou lées dans le condenseur C par la conduite L2 où elles sont condensées .à 20 C par refroi dissement à air ou à eau.
Le fluide réfrigérant liquéfié est recueilli dans le récipient FR d'où il est envoyé en partie par la conduite L3 et la soupape de détente E à l'évaporateur V où il s'évapore pour produire l'effet réfrigérant.
Le rotor moteur 2b est entraîné par des vapeurs du fluide réfrigérant vaporisé au moyen d'huile chaude.
A cet effet, du fluide. liquéfié est soutiré du récipient FR par une conduite L4 et une pompe I'P entraînée par l'arbre commun des rotors 2a et 2b et est envoyé dans une cham bre H qui reçoit, d'autre part, par une pompe à huile OP, de l'huile chauffée à + 80 C et sous une pression de 8 atm. Par l'évaporation de ce fluide liquéfié, la pression s'élève à en viron 8 atm à 80 C, et les vapeurs se d6ten- dent dans le rotor 2b en entraînant celui-ci, lequel entraîne à son tour le rotor compres seur 2a..
Les vapeurs à 8 atm sont .détendues à la pression du condenseur C à 1,56 atm en A, qui est la sortie dans le bâti H, ces vapeurs retournant après avoir traversé le séparateur d'huile OA dans le condenseur C.
Le chauffage de l'huile se fait dans le ré ehauffeur<I>OH</I> qui est alimenté par une source de chaleur. L'huile arrivant du séparateur 0A par la conduite<I>L01</I> traverse. l'échangeur de chaleur WA, traversé, d'autre part, par la vapeur allant du compresseur au condenseur, et est amenée par la conduite<I>L02</I> à une pompe à huile OP, qui l'envoie au réchauf feur<I>OH</I> et .de là .à la chambre<B>31</B> par une conduite<I>L03.</I> La conduite<I>L04</I> est une conduite servant au réglage des quantités d'huile nécessaires devant passer dans le réchauffeur OH.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 4<B>à S,</B> la machine comprend un rotor 51 de .compression et un rotor 64 de détente de même diamètre, montés sur im arbre commun 75 à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique 40. Ces rotors ont des longueurs différentes et présentent chacun une surface cylindrique de révolution coaxiale avec l'arbre. Le rotor 51 de compression comprend six aubes oscil lantes, tandis que le rotor 64 de détente en a cinq.
L'enveloppe 40 comprend un élément de support commun 41, -dans lequel sont montés coaxialement un stator annulaire 43 entou rant le rotor 51 et un stator annulaire 44 en tourant le rotor 64.
La surface cylindrique en regard de la surface cylindrique du rotor de chacun de ces stators comprend trois parties de révolution de même rayon que le rotor et coaxiales avec lui, séparées par trois parties de révolution de rayon plus grand, -de façon à constituer trois chambres de travail. Les trois parties de surface de même rayon que le rotor du stator 44 sont présentées par des éléments amovibles 45, 46 et 47, et les trois parties de surface correspondantes du rotor 43 sont présentées par des éléments 48, 49 et 50.
Le rotor de compression 51 comporte six logements à pa rois cylindriques de révolution s'ouvrant dans la paroi cylindrique du rotor et conte nant six aubes oscillantes 58, 59, 60, 61, 62 et 63, tandis que le rotor moteur 64 de dé tente comporte cinq logements analogues 65. 66, 67, 68 et 69, pour cinq aubes oscillantes 70, 71, 72, 73 et 74 respectivement.
L'arbre commun 75 sur lequel sont calés les deux rotors est monté dans des paliers à billes 76 et 77 supportés par des flasques 78 et 79 fixés sur l'enveloppe 40. L'oscillation clos aubes est limitée par des cames solidaires desdites aubes, comme indiqué .à la fig. 2a, ces cames coopérant avec des plaques 80, 81, 82 fixées sur les extrémités des rotors et présen tant un épaulement dont le rayon intérieur correspond au rayon des cames. La plaque 81 sépare les chambres de travail du rotor 51 de celles du rotor 64.
Les aubes oscillantes 58 à 63 et 70 à 74 sont conformées de la même façon que dans la machine des fig. 1 et 2, sauf qu'elles présen tent chacune un canal (52 à 57, respective ment 65 à 69) formé par une rainure, de fa çon à constituer des organes distributeurs coopérant avec des canaux d'admission 83 du rotor pour commander l'admission du fluide clans les chambres de travail. Le fluide com primé ou détendu s'échappe par des canaux obliques 84, pratiqués dans les éléments amo vibles 45 à 50 .et des espaces annulaires for més entre l'élément 41 et les stators.
Le rotor 51 comprime de l'air qui alimente une chambre de combustion, non représentée, qui fournit des gaz moteurs chauds au rotor 64, dans lesquels ces gaz se détendent en four nissant du. travail. Comme on le voit, les aubes .du rotor,51 sont plus longues que celles du rotor 64, mais les rayons de leurs loge ments sont les mêmes pour les deux rotors. Dans une variante, les deux rotors pourraient avoir des nombres d'aubes différents, ces aubes ayant même longueur pour les deux rotors st leurs logements ayant le même rayon dans les deux rotors.
Dans le cas de la ma chine des fig. 4 à 6, le rayon des logements des six aubes du rotor 51 pourrait aussi être différent du rayon des logements des cinq aubes du rotor 64.
La machine volumétrique de l'installation représentée schématiquement à la fig. 7 com prend un rotor de compression 85 pour la compression d'air comburant et deux rotors de détente 86, 87. Ces rotors sont analogues à ceux de la machine des fig. 4 à 6, et leurs aubes sont semblables à celles de cette même machine. Les surfaces intérieures des stators correspondants comprennent chacune -des parties tangentes à la surface cylindrique du rotor et en regard desquelles les aubes s'effa cent grâce à leur pan coupé, ces parties étant séparées par des parties écartées du rotor, de façon .à former plusieurs chambres de travail.
L'air comprimé par le rotor 85 est fourni à une chambre de combustion 88, dans laquelle l'allumage se fait au moyen d'un fil incan descent 89 et qui fournit des gaz moteurs chauds au rotor 86, dans lequel ils se déten dent en fournissant du travail. Une pompe 91, entraînée par l'arbre de la machine, en voie un liquide, arrivant par une conduite 90, dans un espace entourant la chambre 88 par une conduite 92. Ce liquide, par exemple du difluoro-dichloro-méthane, s'évapore dans cet espace en abaissant la température des gaz de combustion, la vapeur produite 1-our- nissantensuite du travail en se détendant dans le rotor 87.
La vapeur détendue va à un condenseur par la conduite 93, le liquide con densé revenant à la pompe 91 par le conduit 90.
Dans la variante de la fig. 8, le rotor porte six aubes 8, 9, 10, 11, 12 et 12', pourvues cha cune d'un canal 99.A part cela, cette ma chine est identique à la machine des fig. 1 et 2, sauf que l'admission se fait à travers les canaux 99 qui communiquent chacun avec l'alésage (30, 31, 32, 33, 34, 34') de l'aube correspondante.
La machine de ' l'installation -de la fig. 9 comprend un rotor R muni d'aubes<I>a, b, c, d,</I> e et f semblable aux rotors de la machine de la fig. 3 et entourant un stator S présentant une surface cylindrique comprenant deux parties de révolution coaxiales avec le rotor et de même rayon séparées par deux parties de plus petit rayon, de façon à former deux chambres de travail dont celle de droite sert à la compression et celle de gauche à la dé tente. Les aubes sont semblables à celles de la fig. 3 et fonctionnent de la même façon. Le rotor R tourne dans une enveloppe fixe II.
A désigne l'admission pour un mélange gaz-air, qui est comprimé, par exemple, jus qu'à deux atmosphères. Ce mélange comprimé quitte le rotor en B par une conduite 100 pour arriver dans la chambre de combustion 101 où il est allumé :en E par un fil incan descent.
Les gaz de moteurs chauds s'écoulent par la conduite 102 en C dans la chambre de tra vail de gauche de la machine et agissent en se détendant sur les aubes en fournissant du travail. D désigne l'échappement.
Dans ce cas, le déséquilibre des aubes<I>cc,</I> b, <I>c, cl, e et f</I> provoquant leur oscillation par la force centrifuge est obtenu par des inclu sions 1, 2, 3, 4, 5 et 6, d'une matière de poids spécifique élevé.
Une pompe P entraînée par'l'arbre du ro tor sert à refouler un liquide, par exemple de l'eau, provenant d'un réservoir W dans un espace 103 entourant la chambre de combus tion, où ce liquide se vaporise.
La vapeur est envoyée par la conduite 104 à l'admission C de la chambre de travail de gauche et se détend en fournissant du travail avec les gaz venant de la chambre de com bustion. La conduite 105 est une conduite de circulation pour le réglage du débit du liquide.
Dans la variante de la fig. 8, la différence h. entre le rayon de la partie -de révolution, écartée .du rotor, de la surface cylindrique du stator et le rayon du rotor est égale à 1/15 du rayon du rotor, tandis que le rayon de la paroi cylindrique des logements des aubes
EMI0005.0010
est égal à 1/3 du rayon du rotor
EMI0005.0011
Le rapport entre la distance h5 de l'axe d'oscillation 111 de chaque aube au pourtour du rotor et le diamètre d de la paroi cylin drique des logements des aubes est de 1 : 3,75.