Machine rotative volumétrique La présente invention est relative à une machine rotative volumétrique, pouvant être un compresseur ou un moteur entraîné par un gaz comprimé.
On connaît des machines de ce genre, consti tuées par deux joues ou plateaux parallèles, entre les- quels sont interposées deux cloisons en spirale qui prennent appui contre les faces en regard des deux joues, ces spirales étant telles que si on les fait se déplacer de manière que leur mouvement relatif corresponde à des rotations homocinétiques autour d'axes convenablement décalés, elles restent cons tamment tangentes entre elles en deux points de cha cune de leurs spires.
Dans ces machines connues, les deux plateaux sont animés de mouvements de rotation homocinéti ques, c'est-à-dire de même vitesse à chaque instant, autour de deux centres convenablement décalés. On peut cependant également maintenir l'un des pla teaux fixes et obtenir le mouvement rotatif voulu par translation de l'autre plateau suivant une trajec toire convenable.
Un des inconvénients de ces machines connues réside dans le fait que le gaz se trouve comprimé entre les deux plateaux qu'il cherche, par consé quent, constamment à écarter l'un de l'autre, ce qui se traduit par une forte réaction axiale sur le ou les arbres de la machine. Cet inconvénient est d'autant plus sensible que ce genre de machine est, en géné ral, destiné à fonctionner avec des gaz très fortement comprimés.
On connaît également des machines du même genre, dans lesquelles cette réaction axiale est sup primée par l'utilisation d'un plateau mobile nervuré en spirale sur ses deux faces et qui est logé dans une chambre de stator compartimentée par des nervures en spirale conjuguées avec les nervures du plateau. Mais toutes ces machines connues comportent un mécanisme d'entraînement central, ce qui présente un certain nombre d'inconvénients Tout d'abord, la présence même d'un tel méca nisme central interdit d'amorcer les spirales au voi sinage de l'axe ; or, comme il est bien connu l'effi cacité de ce genre de machine croit rapidement à mesure que les nervures se rapprochent de son axe, qu'il s'agisse de compression ou de détente.
D'autre part, c'est au voisinage de l'axe que la pression des gaz est la plus grande. Un mécanisme d'entraînement traversant le carter dans cette région pose donc des problèmes d'étanchéité difficiles à résoudre. Enfin, un tel mécanisme est nécessaire ment soumis, au moins partiellement, à l'action du gaz qui, dans certains cas, peut s'avérer dangereuse pour sa bonne conservation.
La présente invention a pour objet une machine rotative volumétrique comportant au moins une chambre de stator présentant deux parois planes et parallèles, qui portent chacune une nervure en spi rale, et un rotor en forme de plateau dont les deux faces portent chacune une nervure également en spirale, logé dans cette chambre, le rotor étant astreint à suivre une trajectoire de translation suivant une courbe fermée telle, et les spirales étant telles, que les nervures du plateau soient constamment en contact avec les nervures correspondantes du stator en deux points de chacune de leurs spires, au moins un orifice central et au moins un orifice périphérique étant disposés pour l'admission et l'évacuation de gaz,
machine qui est caractérisée en ce qu'elle com porte des organes de transmission de mouvement entre le rotor et un arbre principal de la machine disposés exclusivement dans une région extérieure à la périphérie du stator et séparés des orifices péri phériques précités par des organes d'étanchéité. Le dessin représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
Sur ces dessins La fig. 1 est une vue partielle de profil, carter démonté, de cette forme d'exécution avec demi- coupe de droite suivant I-I de la fig. 2 ; la fig. 2 est une vue en coupe, suivant II-II de la fig. 1 ;
la fig. 3 est une vue partielle correspondant à la fig. 1, mais à plus grande échelle, des nervures en spirale, et la fig. 4 est une vue en coupe à plus grande échelle de la partie inférieure de la fig. 2.
Dans le mode de réalisation représenté, la ma chine constitue un détendeur, dont le bâti comprend deux éléments 1 et 2 dans lesquels sont formés des évidements circulaires respectifs 3 et 4, contenant des disques fixes 5 et 6 qui forment chacun l'une des parois de l'une de deux chambres de stator.
Les disques 5 et 6 sont centrés sur les pièces 1 et 2 du bâti au moyen de bossages 7 et 8 logés dans des cuvettes de positionnement 9 et 10 du bâti. Les chambres de stator sont complétées par un dis que fixe médian commun 11. Dans chacune des chambres formées entre les faces adjacentes des dis ques extrêmes 5 et 6 du stator et de son disque médian 11 est logé un rotor 12, respectivement 13 constitué par un disque mobile. Chacune des faces des stators et des rotors porte une nervure en spirale formée par une développante de cercle.
Grâce à cette disposition, il devient possible de donner à la machine une efficacité maximum en amor çant les spirales à une distance de l'axe qui n'est pratiquement limitée que par le diamètre de l'orifice central d'admission ou d'échappement du gaz. Tout problème d'étanchéité dans la zone de haute pres sion est supprimé.
Deux nervures en spirale correspondantes 16 et 17 sont tangentes entre elles en deux points de cha cune de leurs spires. Par exemple, en ce qui con cerne la première spire, les deux spirales sont tan gentes, d'une part, en 21, d'autre part, en 22. Dans la position représentée, ces deux points de tangence déterminent une chambre fermée 23 qui communi que avec l'orifice central 14 du stator.
Les gaz à haute pression admis par l'orifice 14 cherchent à augmenter le volume de la chambre 23, ce qui tend à éloigner la partie de spire du rotor comprise entre les deux points de tangence 21 et 22 de la partie de spire du stator comprise entre les deux mêmes points. Le rotor est ainsi entraîné en translation et se déplace sur sa trajectoire circulaire dans le sens des aiguilles d'une montre.
Après une certaine trans lation circulaire par rapport à la position représentée sur la fig. 3, l'extrémité intérieure de la spirale 17 du rotor vient rencontrer celle de la spirale 16 du stator et sépare la chambre 23 en deux comparti ments égaux. Immédiatement après, il se forme une nouvelle chambre analogue à 23, communiquant avec l'orifice 14.
La masse de gaz qui se trouvait dans la chambre 23 précédente est désormais enfer mée dans deux compartiments s'enclavant mutuelle ment l'un dans l'autre, en forme de larme, complète ment fermés, désignés sur la figure par les références 24 et 25, dont le volume ne cesse désormais d'aug menter à mesure que la translation circulaire du rotor se poursuit.
Après deux tours du rotor, le processus décrit ci-dessus se renouvelant, il se forme une troi sième chambre centrale telle que 23, entourée de deux autres chambres complètement fermées telles que 24 et 25, tandis que ces dernières, toujours fer mées, sont venues occuper les positions représentées respectivement en 24' et 25', les mêmes chambres occupent ensuite successivement les positions 24" et 25", et enfin 24' et 25"', jusqu'au moment ou leurs extrémités extérieures s'ouvrent, comme indiqué en 70. A ce moment, les gaz détendus sont recueillis à la périphérie du dispositif par des orifices 60.
On a donc à chaque instant dans le dispositif, une cham bre centrale dans laquelle les gaz agissent sur le rotor qu'ils entraînent suivant un mouvement de translation circulaire continu, entourée d'une plura lité de chambres de détente dans lesquelles toute l'énergie des gaz participe à l'entraînement du rotor. La machine décrite permet, sous un très faible en combrement, la récupération d'une forte quantité d'énergie, conjointement à une détente considérable des gaz.
C'est ainsi qu'on a pu réaliser des machines telles que celle décrite et représentée avec un en combrement total de l'ordre de 1 m 20 de diamètre et deux mètres de longueur, et permettant la récu pération de près de 1500 CV en détendant 24 litres de gaz par seconde de 400 à 80 kglem2.
Les trois disques 5,6 et 11 et les éléments 1 et 2 sont maintenus assemblés par deux séries de tirants, respectivement 26 et 27, dont les premières portent des bagues 28 maintenant entre eux les disques 5, 6 et 11 du stator à un écartement suffisant pour que les rotors 12 et 13 ne soient pas coincés. Les autres tirants 27 sont munis de douilles de centrage 58 et assurent un assemblage rigide de l'ensemble.
Chacun des disques 12 et 13 est solidaire des cuvettes extérieures 29 de roulements à billes d'ex centriques, dont les cuvettes intérieures 30 sont montées autour de manetons excentrés 31, solidaires d'arbres 32.
Il y a six arbres 32 portant chacun deux excen triques et régulièrement espacés sur une même cir conférence autour de l'axe de la machine.
Autour d'une roue dentée centrale 33 sont dis posés un certain nombre de pignons identiques 34, tous en prise avec ladite roue et calés chacun sur l'un des arbres 32. C'est à partir de cette roue cen trale 33, elle-même calée sur l'arbre principal 35, qu'a lieu la prise de mouvement. L'alimentation en gaz comprimé à détendre est assurée par une con duite 36 et par trois tubulures d'admission, respec tivement 37, 38 et 39, qui relient ladite conduite aux orifices centraux 40, 41, 42 et 43 des stators. La tubulure 38a a une section double de celle des tubulures 37 et 39, de façon à répartir le débit d'admission des gaz d'une manière uniforme entre les quatre orifices des stators.
Des lumières axiales 45, 46 des rotors permettent l'équilibrage des gaz entre les deux faces desdits rotors. De même, les lumières périphériques 47 permettent un équilibrage des pressions à la sortie des gaz. L'un des stators (celui de droite sur la fig. 2) communique avec l'autre par des lumières périphériques 48 ; enfin, les gaz détendus sont recueillis par une série de tubulures 49, communiquant avec les orifices périphériques 60, disposées au voisinage de la périphérie du stator de gauche, et débouchent dans un collecteur annu laire 50, d'où ils s'échappent par une tubulure d'évacuation 51.
L'étanchéité périphérique est assu rée par deux jeux de bagues concentriques constam ment appliquées contre la surface des rotors par des ressorts 52 équidistants angulairement. Les bagues intérieures 53 sont séparées des bagues extérieures 54 par un espace annulaire 55 qui communique avec des lumières d'évacuation de fuites ou d'injec tion d'huile 56. Grâce à cette disposition, on réalise la protection parfaite des mécanismes de transmis sion du mouvement, entièrement disposés à l'exté rieur des bagues 54. En effet, même dans le cas de légère fuite des bagues intérieures 53, le gaz s'échappe plus facilement à travers l'espace annu laire 55 et les lumières 56 que le long des bagues extérieures 54.
Pour donner encore plus d'efficacité aux bagues intérieures 53, celles-ci présentent une lèvre oblique 57, qui ne repose sur les disques du rotor que par son arête intérieure amincie. Cette dernière disposition permet de déterminer à l'avance la pression d'appui des bagues 53 par choix conve nable de la position de la lèvre 57.