Brevet FR2276486A1 — publié le 19760123

La présente invention concerne un compresseur rotatif. La pompe à palettes est le compresseur rotatif le plus connu et elle comporte un rotor excentré à l'intérieur d'un cylindre circulaire et au moins une palette chargée par des ressorts pour dépasser du pourtour du rotor et pour rentrer dans celui-ci afin de rester en contact avec la surface intérieure du cylindre. Toutefois, le ressort rappelant la palette vibre pendant les mouvements d'entrée et de sortie de celle-ci, ce qui entraîne des difficultés pour le maintien d'un contact optimal étanche à tout moment entre le cylindre et la palette. Il a, par suite, été proposé de supprimer le ressort de rappel et d'utiliser à la place un cylindre ayant une surface intérieure épitrochoidale avec une palette intégrée dans le cylindre pour tourner de façon ex- centrée sous la commande d'un système d'engrenages comportant un engrenage intérieur excentré et un engrenage extérieur en prise avec l'engrenage intérieur. Mais dans ce cas des vibrations et du bruit peuvent apparaître du fait des engrenages en prise, et de plus, la construction est compliquée. La présente invention a pour objet un compresseur rotatif dans lequel les inconvénients du compresseur rotatif des types connus sont supprimés du fait d'un arrangement permettant au rotor de tourner concentriquement par rapport au cylindre et de provoquer un mouvement excentrique d'une palette mobile dans le rotor tournant avec celui-ci. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description qui va suivre,-donnée à titre d'exemple, et faite en référence au dessin annexé, sur lequel Six.1 est une coupe transversale dlune pompe rotative selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, et Fig.2 montre la forme de la surface intérieure du cylindre d'une pompe selon l'invention ainsi que le fonctionnement de la palette pendant la rotation. La fig.1 représente, en coupe, un cylindre 1 comportant une surface intérieure 2 ayant en section transversale une forme générale équilatérale avec trois parties resserrées 3a, 3b, 3c uniformément espacées à 1200 les unes des autres et à égale distance du centre du cylindre, et trois parties en arc surbaissés resserrees 4a, 4b et 4c formées entre les parties/voisines, chaque partie en arc surbaissé ayant un point médian décalé de 600 par rapport à ceux des parties resserrées voisines. Un rotor 6 ayant une surface cylindrique extérieure 5 est monté concentriquement dans le cylindre de façon qutil soit en contact avec trois parties resserrées de la surface intérieure 2 du cylindre.Une palette plane mince 8 munie le long des bords opposés de joints ou segments d'étanchéité 7a et 7b, traverse le rotor 6 pour se mouvoir, par rapport au rotor 6, dans une direction diamétrale. La palette 8 a une longueur correspondant au diamètre du rotor 6 plus a profondeur de chaque partie en arc surbaissé 4a, 4b et 4c, c1 est à-dire la distance entre le milieu de chaque arc surbaissé et le rotor. Quand le rotor 6 tourne, la palette est agencée pour avoir un certain mouvement de rotation excentré, les joints 7a et 7b des bords opposés de la palette rentrant dans le rotor quand ils rencontrent les parties resserrées 3a à 3c de la surface intérieure 2 du cylindre, et ces joints sortant du rotor quand ils rencontrent une partie en arc 4a à 4c, en maintenant ainsi le contact avec la surface intérieure du cylindre.Des orifices d'aspiration 9a, 9b et 9c sont formés dans les parties resserrées 3a à 3c correspondantes sur le côté amont par rapport au milieu de ces parties et par rapport au sens de rotation du rotor, et des orifices de refoulement 12a, 12b et 12c sont formés sur les côtés opposés desdits points médians et sont munis de butées 10a, 10b et 10c et de soupapes de retenue lia, 11b et lic. Comme le rotor 6 est en contact avec les parties resserrées 3a à 3c de la surface intérieure 2 du cylindre, trois chambres de compression 13a, 13b et 13c ayant un profil croissant et étant espacées les unes des autres de 1200 sont définies par la surface extérieure 5 du rotor et les parties en arcs surbaissés 4a:.à, de la surface intérieure du cylindre. Le fluide aspiré libres dans ces chambres 13a à 13c à travers les orifices d'aspirai correspondants 9a à 9c est entraîné par la palette 8 vers les-..a orifices de refoulement 12a à 12c et le fluide est refoulé à travers ces orifices sous haute pression quand le fluide provoque l'ouverture des soupapes de retenue 11a à lic. Pour la position représentée de la palette 8, le joint 7b étant en contact avec la partie resserrée 3b et l'autre joint 7a étant en contact avec le milieu de ia partie en arc surbaissé 4a diamétralement opposée, la palette 8 est verticale et la chambre de compression 13a se trouvant sur le côté du joint 7a est en cours de mise sous pression.Quand le rotor 6 tourne de 600 dans le sens des aiguilles d'une montre à partir de la position représentée sur la Fiv.?, la palette 8 est déplacée par rapport au rotor tout en tournant avec celui-ci, le joint 7a refoulant le fluide de la chambre de compression 13a à travers orifice de refoulement 12b, et finalement atteignant le milieu de la partie resserrée 3a, pendant que le joint 7b se trouvant dans la chambre de compression 13c atteint finalement le milieu de la partie en arc surbaissé 4c.Quand le rotor 6 tourne de 600 supplémentaires, la palette 8 est déplacée dans le sens opposé par rapport au rotor tout en tournant avec celui-ci, le joint 7b refoulant le fluide de la chambre de compression 13c à travers l'orifice de refoulement 12a et atteignant finalement le milieu de la partie resserrée 3c pendant que le joint 7a comprimant le fluide dans la chambre de compression 13b atteint finalement le milieu de la partie en arc surbaissé 4b.Quand le rotor 6 tourne de 600 supplémentaires, la palette 8 tournant avec le rotor est déplacée pour atteindre finalement une position inverse de celle de la position initiale, le joint 7a refoulant le fluide de la chambre de compression 13b à travers l'orifice de refoulement 12c et atteignant finalement le milieu de la partie resserrée 3b pendant que le joint 7b comprimant le fluide dans la chambre de compression 13a atteint finalement le milieu de la partie en arc surbaissé 4a. La moitié d'un cycle est ainsi terminée.On notera que pour chaque rotation de 1200 du rotor 6 chaque extrémité e la palette effectue un cycle de refoulement. autrement dit, pour un tour du rotor 6 les deux joints 7a et 7b des extrémités opposées de la palette 8 effectuent individuellement trois cycles de refoulement. De plus, dès qu'une extrémité de la palette termine le refoulement du fluide à partir de l'une des chambres de com- pression, l'autre extrémité de la palette commence la compression dans loutre chambre de compression. Cela signifie que pendant un tour dn rotor 6 six cycles de refoulement s'opèrent de façon continue. La relation entre la surface intérieure 2 du cylindre et la palette 8 est exposée ci-après mathématiquement en considérant la figure 2. En utilisant les coordonnées polaires, la distance 1 d'une extrémité p de la palette 8 à partir du centre 0 du rotor est donnée par l'expression p = R - e cos n e dans laquelle R est le rayon d'un cercle de référence a ayant 0 pour centre, e est l'excentricité par rapport au cercle a et e est l'angle de rotation de la palette à partir de la verticale. Ainsi, la condition pour que la palette 8 passant par le centre O du rotor et intersectant la surface intérieure 2 du cylindre en deux points ait une longueur constante 2R est que n soit un nombre impair au moins égal à trois. Suivant le mode de réalisation donné, il existe trois parties resserrées de sorte que n=3. De plus, la condition pour que la surface intérieure 2 du cylindre comporte des parties en arcs surbaissés par rapport à l'ori- gine 0 est donnée par En substituant il vient p=R-e sin 3 O, p'= 3e sin 3 6, 9 = 9e cos 3 e 2put2 pop" + p2 = (18-8cos2 3 e) e - (llR cos 3 6)e + R2 > O Cette condition doit être satisfaite quand e est égal à 00, 1200 et 2400.Ainsi, en substituant ces valeurs et après réarrangement, il vient (10e - R) (e - R) > O Comme R > e, il vient e Ainsi, quand la surface intérieure 2 du cylindre est constituée par trois parties resserrées 3a à 3c espacées les unes des autres de 1200-ettrois parties en arcs 4a à 4c, chacune formée entre deux parties resserrées voisines et dont le milieu est situé à des distances angulaires de 600 des milieux des parties resserrées voisines, le centre 0' de la palette 8 suit un trajet le long d1arcs b centrés aux points Oe se trouvant sur les lignes respectives reliant les milieux respectifs des parties resserrées 3a à 3c au centre 0 du rotor et à une distance dtex- centricité e par rapport au centre du rotor. De.plus, en appelant 1 la largeur de la surface inférieure du cylindre, le volume de chaque chambre de compression 13a à 13c est donné par Ainsi que le montre ce qui précède, il est possible selon l'invention d'obtenir une action de pompage avec la rotation concentrique d'un rotor 6 ayant une surface extérieure cylindrique 5 et avec une palette 8 située dans les limites formées par la surface intérieure d'un cylindre ayant en section transversale une forme approximativement en triangle équilatéral sans utiliser un arbre excentrique épitrocholdal ou un système d'engrenages intérieurs tel que ceux utilisés jusqu'ici dans les pompes à palettes, ce qui est extrêmement avantageux du point de vue de la construction, de l'étanchéité aux gaz et du fonctionnement. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative, et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que lton sorte de son cadre. REVENDICADION Compresseur rotatif caractérisé par : un cylindre ayant une surface intérieure dont le profil en section transversale est constitué par un nombre impair d'au moins trois parties resserrées uniformément espacées et une partie en arc surbaissé entre chaque paire de deux parties resserrées voisines; un rotor ayant une surface extérieure de forme circulaire en section transversale et venant en contact avec les parties resserrées de la surface intérieure du cylindre et délimitant des chambres de compression conjointement avec les parties en arcs surbaissés de la surface intérieure du cylindre; une palette traversant diamétralement le rotor de façon que les extrémités opposées de la palette soient en contact avec la surface intérieure du cylindre quand la palette est déplacée dans la direction diamétrale du rotor en tournant avec celui-ci pour comprimer le fluide dans les chambres de compression, chaque chambre dc compression comportant un orifice d'aspiration et un orifice de refoulement, l'orifice d'aspiration étant formé sur le côté amont de la partie resserrée de la surface intérieure du cylindre par rapport au sens de rotation du rotor pour l'admission libre du fluide dans la chambre de compression et l'orifice de refoulement étant formé sur le côté aval de la partie resserrée de la surface intérieure du cylindre par rapport au sens de rotation du rotor, et étant muni d'une soupape de retenue pour le refoulement du fluide comprimé à partir de la chambre de compression.