Brevet FR2000324A1 — publié le 19690905

6? 0DS20 2000324 L'invention a p'. «r objet des perfectionnements apportés aux roues roto-riques ; elÊe concerne p'us spécialement, bien qu'elle ne soif pas ItRUfée strictement à cet objet, «r- r^op po"t é chargeur de pression, rotatif. Ji*e roue roî©i-;>;-js «ortfcnna S l'Invsntîon comprend un manchon inté-5 rieur et un manchon extérieur espacés radialement, entre lesquels sont placées des aubes, espacées angulaifremenf, ces aubes étant pourvues chacune d'un tronçon de manchon dont l'ensemble constitue, collectivement, au moins l'un des manchons, ces fractions étant mises en butée les unes contre les autres, avec, à tout moment, la possibilité de glisser, de façon à supporter une dilatation 10 thermique différentiells se produisant entre les raaochons et les aubes „ On doit cortijf Gndre que le terme "aube" est utilisé ici dans le sens le plus large, pour désigr.sr Ron seulement des aubes, mois encore des ailes, des ailettes, etc... Le rotor est, de préférence, celui d'un échangeur de pression rotatif, 15 les aubes limitant avec les manchons plusieurs chambres d'échange de pression qui s'étendent axialerront? espacées angulalremenf, et qui sont, chacune, ouvertes à leurs extrémités opposées dans le sens axial. De cette façon, chacune des aubes peut comprendre un tronçon de manchon qui est raccm-*lû eux fronçons voisins par des assemblages à tenon et à 20 mortaise. Selon un autre mode de réalisation de f 'invention, chaque tronçon de manchàn a des faces extrêmes inclinées, qui sont disposées avec la possibilité de glisser contre les faces des tronçons voisins. Le centre de gravité de chaque tronçon de manchon est, de préférence, 25 déporté dans le sens circonférentiel par rapport à celui de l'aube correspondante, si bien que, quand le rotor tourne,, les faces extrêmes inclinées des fronçons voisins sont poussées les unes contre les autres par les force centrifuge. La construction est telle, de préférence, que lorsque le rotor est froid, les fronçons de manchons sont ajustés et en contact les uns avec les autres. 30 En variante, chaque tronçon de manchon peut avoir des faces extrêmes à gradins, qui sont en contact de glissement avec celles des tronçons voisins. En outre, chaque aybe peut faire corps avec le ou les tronçons qui lui correspondent. fe- 00530 2 2000324 L'invention concerne également une aube destinée à être assemblée avec des aubes analogues, pour constituer un rotor, cette aube ayant un tronçon de manchon extérieur eî/ou intérieur,, et chacun de ces tronçons ayant des faces extrêmes inclinées qui peuvent coulisser, dans un rotor complet, sur les faces 5 correspondantes des tronçons voisins. Les aubes peuvent être rec'rilignes ou incurvées dans le sens axial, et elles peuvent être pourvues de trous d'air de refroidissement. On donnera, maintenant, uniquement â titre d'exemple, une description de plusieurs modes de réalisation de l'invention. On se référera aux dessins 10 annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique efe l'extrémité d'un mode de réalisation d'un rotor conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle arrachée, montrant â plus grande échelle, une partie de te structure de rotor c'a la figure 1 ; 15 - la figure 3 est une vue en coupe Iï.'.yitudinale selon 3-3 de la figure 1 - ta figure 4 est une vue semblable c la figure 1, montrant une variante de réalisation ; - la figure 5 est une vue en coupe, montrant un autre mode de réalisatior d'un rotor conforme à l'invention ; 20 En se reportant d'abord au premier mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 1 à 3, on peut voir un échangeur de pression rotatif, comprenant un rotor 20, qui est agencé pour être entramé au moyen d'arbres 22, 23 (figure 3). Concentriquement à l'axe du rotor 20, sont montés des manchons inférieur et extérieur 24, 25, respectivement espacés radialement. 25 Une pluralité d'aubes, par exemple vingt-deux, espacées angulaîrement, s'étendent radialement entre te manchon intérieur 24 et te manchon extérieur 25 Les aubes 26 limitent avec les manchons 24, 25 une pluralité de chambres 27 d'échange de pression, espacées angulaîrement, qui s'étendent axialemenf, et qui sont,chacune, ouvertes & leurs extrémités opposées dans le sens axial 30, 30 31 (figure 3). Chacune des aubes 26 est munie d'une racine 32 en queue d'aronde, qui s'ajuste dans un évidement 33 ayant un profil correspondant ménagé dans le manchon intérieur 24 ; celui-ci est constitué par un unique manchon intérieur, en une seule pièce, qui est prévu pour fautes les aubes 26. 35 Chacune des aubes est munie. & son extrémité, d'un tronçon 34 de 69 00530 3 2000324 manchon extérieur avec lequel elle fait corps ; les tronçons 34 constituent, collectivement, le manchon extérieur 25. Chaque tronçon comprend des parties 35, 36, qui sont disposées sur les côtés opposés, dans le sens circonférentiel, de l'aube 26. La partie 35 s'étend circonférentiellement sur une distance substan-5 tiellement plus grande que la partie 36 ; ainsi, le tronçon 34, considéré dans son ensemble, a un centre de gravité 37 qui est déporté dans le sens circonférentiel par rapport au centre de gravité 38, de l'aube correspondante 26. Les parties 35, 36 de chaque tronçon 34, ont des faces extrêmes inclinées 41, 42, qui sont disposées, respectivement, avec la possibilité de glisser sur les 10 faces extrêmes 42, 41, des tronçons voisins 34, qu'elles recouvrent pendant le fonctionnement du rotor. De cette façon, les faces extrêmes 41 et 42 portent, à tout moment, les unes contre les autres et ont la possibilité de glisser. Les aubes 26 et les tronçons 34 sont assemblés de telle façon que, lorsque le rotor 20 est froid, les tronçons 34 sont ajustés, et coopèrent les uns avec les 15 autres de manière que les faces extrêmes inclinées 41, 42, soient poussées les unes contre les autres, pour réaliser entre elles une étanchéité parfaite. A mesure que Je rotor s'échauffe pendant le fonctionnement, l'étanchéité produite par les faces ajustées coopérantes des tronçons 34, pourrait diminuer progressivement. Toutefois, du fait que le centre de gravité 37 de chaque tronçon 34, est déporté 20 dans le sens circonférentiel, par rapport au centre de gravité 38 de l'aube correspondante 26, la force centrifuge qui agita ce moment pousse les faces inclinées 41, 42 les unes contre les autres, afin de conserver l'étanchéité. Le dessin en traits pleins montre, sur la figure 2, la position des aubes 26 et des manchons intérieur et extérieur 24, 25, quand le rotor est froid et 25 immobile. Les traits interrompus montrent, sur cette même figure, les positions relatives de ces mêmes pièces, dans les conditions de fonctionnement prévues. Ainsi qu'on le comprendra facilement, l'existence des tronçons 34, ayant des faces extrêmes inclinées 41, 42, et le léger mouvement pivotant de ces mêmes tronçons par rapport aux aubes 26, permet à ces dernières et au manchon intérieur 30 24, ainsi qu'au manchon extérieur 25, de supporter une dilatation thermique différentielle. En outre, les aubes 26 elles-mêmes peuvent fléchir, comme on le voit sur la figure 2, de sorte que les parties de ces dernières, proches du manchon extérieur 25, peuvent pivoter par rapport à celui-ci, afin de permettre une accom-•modàtion supplémentaire â une dilatation thermique différentielle. 35 Le mouvement relatif qui se produit entre les aubes voisines 26 et les 69 00530 2000324 faces 41, 42, aide aussi à amortir les vibrations. En outre, comme les surfaces 41, 42, sont telles qu'elles permettent un déplacement relatif entre elles, non seulement elles autorisent la dilatation thermique différentiel le mentionnée plus haut, mais elles permettent aussi la 5 compensation de faibles inexactitudes de la longueur de l'arc 43 des tronçons 34, grâce au glissement relatif qui peut se produire entre les faces correspondantes 41, 42. La longueur des arcs 43 est telle qu'on obtient, dans les conditions de fonctionnement prévues, un manchon extérieur 25 régulier et continu, les 10 tolérances de fabrication affectant ces longueurs étant compensées par le glissement des faces 41, 42, et/ou l'ajustement des tronçons 34 qui sont un peu trop grands. Les aubes 26 peuvent être déformées élastîquement, de façon à prendre une forme légèrement incurvée, afin de rendre possible un mouvement de rota-15 tion des tronçons 34 pendant le montage ; une légère déformation élastique supplémentaire peut être nécessaire au moment du montage de la dernière aube. Les aubes 26, les racines 32 et les tronçons 34, peuvent former une seule pièce réalisée par forgeage, ou peuvent être découpés dans des profilés de grande longueur, de sorte que le rotor 20 peut être fabriqué d'une fgçon 20 relativement peu coûteuse. En outre, le manchon intérieur 24 peut être facilement réalisé en une matière différente de celle des aubes 26 et des tronçons 34. Cette façon de faire est souhaitable parce qu'elle permet de réaliser les aubes 26 en une matière qui supporte la fatigue, et la manchon intérieur 24 en une matière qui résiste à la fissuration. 25 Les faces 41, 42, peuvent être durcies, par exemple par un traitement thermique, ou par placage, ou encore par dépôt d'une couche de matière convenable. On remarquera que, bien qu'il puisse exister pendant le fonctionnement, un gradient de température de plusieurs centaines de degrés centésimaux entre 30 les extrémités opposées du rotor 20, le mode de construction apporté par l'invention permet, néanmoins, de supporter de façon satisfaisante, les dilatations thermiques différentielles qui en résultent. Si on le désire, les aubes 26 peuvent être munies, à la place de racines 32 en queue d'aronde, comme celles représentées, de racines de forme cylindrî-35 que. De cette façon, un déplacement angulaire des aubes 26 peut avoir lieu, 69 00530 5 2000324 par suite du mouvement pivotement de ia racinef plutôt que de la flexion de l'aube elle-même. Er outre, ï.i Taces extrêmes inclinées 41,, 42, de chaque tronçon 34, •- vven? ifo remplacées par c-es faces extrêmes à gradins, s'étendant axialement j (non repésentwss') qui aonf en contact de glissement avec les faces des tronçons voisins Z'>. De c«ivîe fa^on, la partie 35 de chaque tronçon 34 peut avoir un unique gradin, tourné vers l'extérieur, mis en contact de glissement avec un uni*-quo gradin tourné vers l'intérieur, ménagé dons la partie 36 du tronçon voisin immédiat 34. 10 La figure 4 montre le rotor 44 d'un échangeur de pression rotatif qui est semblable dans l'ensèmiis au rotor 20 des figures î è 3f et qt»e, pour cette raison, on ne décrira pc.3 en ciCiuî! } ors désignera Ses mêmes pièces par les mêmes références numériques. Toutefois, dans lie cas du rotor 44, chacune des aubes 26 fait corps, non 15 seulement avec le tronçon 34 du manchon extérieur/ mais aussi avec le tronçon 45 du manchon intérieur, qui est disposé, dans le sens radial, extérieurement à la racine correspondante 32 ; les tronçons intérieurs 45 constituent, collectivement, le manchon inîi. leur 24. Chaque tronçon intérieur 45 a une forme semblable à celle du ûonçen ^xrëTitsur correspondant 34, avec des faces extrêmes 20 inclinées 46, 47, qui recouvrent les faces des tronçons intérieurs voisins 45, sur lesquelles elles peuvent glisser, si bien que ces faces sont constamment en contact, ce qui permet de compenser la dilatation thermique différentielle entre le manchon intérieur 24 et les aubes 26. Sur la figure 5, on peut voir un rotor 50 d'un échangeur de pression, 25 ayant des manchons intérieur et extérieur 51, 52, espacés radialement, entre lesquels s'étendent de nombreuses aubes radiales 53f espacées angulairement. Chacune des aubes 53 fait corps avec un tronçon extérieur 54, et un tronçon intérieur 55. Les tronçons extérieurs 54 constituent collectivement le manchon extérieur 52, tandis que les tronçons intérieurs 55 c onstituent collec-30 tivement le manchon intérieur 51 . Chacun des fronçons extérieurs 54 est relativement mince et souple, avec une partie extrême 56 éloignée de l'aube correspondante 53, qui constitue un îvnon introduit par ^susisseraertf dans une mortaise 57, ménagée dans le tronçon 54 voisin. Les assemblages à tenon et à mortaise 56, 57, sont tels qu'ils 35 permettent un mouvement circonférentiel relatif entre tes aubes voisines 53. ô«. 00530 é 2000324 De cette façon, les pièces qui constituent les assemblages à tenon et à mortaise sont, à tout moment, en contact de glissement les unes avec les autres. Chacun des tronçons intérieurs 55 a une bride 60 à sort extrémité éloignée de l'aube correspondante 53. Un logsmenf 6Î, s'étendanf vers l'extérieur dans te 5 sens radial, est formé dans chacun© des brides 60, afin de recevoir une languette intérieure 62, faisant partie du tronçon intérieur voisin 55. Ce mode de construction permet un interverrouillage mécanique des fronçons 55 les uns avec les autres Les aubes 53 et les fronçons intérieurs et extérieurs 54,55, limitent ensemble des chambres 63 d'échange de pression, espacées angulairemenf, qui s'êten-10 dent axfalemenf, et qui sont chacune ouvertes à leurs extrémités opposées dans le sens axial . Comme on te voit sur les exemples d??. figures 1 à 4, le rotor 50 est constitué de manière â supporter la dilatation thermique différentielle qui a lieu entre les aubes et les tronçons inférieurs et esîtéri&ure 51, 52 grâce au fait que, si une 15 telle dilatation a tieu, non seulement il peut se produire une Jïlexson des cubes 53 et des fronçons extérieurs 54 et, de ce fait, un mouvement relatif de pivotement entre ces pièces, mais il peut, également,, y avoir un certain mouvement circonférentiel relatif entre les tronçons extérieurs 54. Bien entendu, !'invention n'est pas limitée aux fermes de la description 20 qui précède, mais elle en comprend, au contrai--.. toutes les variantes à la portée d'un homme de métier. 6 2000324 Revendications 1) Rotor comprenant des manchons intérieur et extérieur, espacés dans le sens radial, entre lesquels s'étendent des aubes espacées angulairement, caractérisé en ce que les aubes ont des tronçons de manchon qui constituent collectivement au moins l'un des deux manchons, et qui sont appuyés à tout 5 moment les uns contre les autres avec la possibilité de glisser, afin de supporter la dilatation thermique différentielle qui peut exister entre les manchons et les aubes. 2) Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce rotor étant celui d'un échangeur de pression rotatif, les aubes limitent avec les 10 tronçons de manchon plusieurs chambres d'échange de pression, espacées angu-lairement et s'étendant axialement qui sont chacune ouvertes à leurs extrémités opposées dans le sens axial. 3) Rotor selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chacune des aubes a un tronçon de manchon réuni aux tronçons voisins par des assem- 15 blages à tenon et à mortaise. 4) Rotor selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque tronçon de manchon a des faces extrêmes inclinées qui peuvent glisser sur celles des tronçons voisins. 5) Rotor selon la revendication 4, caractérisé en ce que le centre de 20 gravité de chaque tronçon de manchon est déporté dans le sens circonférentiel par rapport à celui de l'aube correspondante, si bien que, lorsque le rotor tourne, les faces extrêmes inclinées des tronçons voisins sont poussées les unes contre les autres par la force centrifuge. 6) Rotor selon les revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que lorsque 25 le rotor est froid, les tronçons de manchon sont en contact les uns avec les autres, et cobpèrent entre eux. 7) Rotor selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque tronçon de manchon a des faces inclinées à gradins qui sont en contact de glissement avec celles des tronçons voisins. 30 8) Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac térisé en ce que chaque aube fait partie intégrante de son ou de ses tronçons de manchon.