Brevet FR2323901A1 — publié le 19770408

La présente invention se réfère aux machines rotatives volumétriques, pneumatiques ou hydrauliques telles que les pompes et les compresseurs par exemple, et elle concerne plus particulièrement une machine du genre à palettes radiales. Il est connu que les pompes ou compresseurs à palettes se composent d'un cylindre dans lequel tourne, autour d'un axe excentré, un tambour pourvu de palettes radiales, coulissant librement dans leur logement et constamment appliquées contre la paroi du cylindre par la force centrifuge. Bien que présentant des avantages certains par rapport aux machines à pistons, les machines à palettes ont de nov- breux inconvénients : fuites inévitables ; frottement des palettes sur le cylindre provoquant une perte d'énergie importante ; dissymétrie des poussées sar le rotor déterminant de fortes charges sur les paliers ; usure rapide du cylindre ; rendement médiocre. Un but de l'invention est de fournir une machine susceptible de pallier ces inconvénients. Un autre but de l'invention est de fournir une machine rotative parfaitement équilibrée dont les organes fixes et rotatifs sont exactement centrés sur l'arbre axial moteur, afin de permettre des vitesses de rotation élevées tout en diminuant les frottements. C'est enfin un but de l'invention de réaliser une ma- chine volumétrique rotative qui offre un bon rendement et qui soit de fabrication économique et de fonctionnement str. La machine selon l'invention comprend, dans un cylindre fermé à ses extrémités par deux flasques, un tambour coaxial de méme diamètre, fixe, rendu solidaire dudit cylindre, et comportant plusieurs palettes radiales, plus longues que la ~largueur du tambour, susceptibles de coulisser latéralement, c'est à dire suivant l'axe dudit tambour. De part et d'autre du tambour porte-palettes sont clavetées, sur un arbre central traversant le cylindre, ses flasques et le tambour, deux cames ncloches" sysmétriques, calées sur l'arbre de manière que leurs profils respectifs à développante sinusoidale, usinés sur l'une de leurs Joues en regard, soient parfaitement parallèles. Une caractéristique de cette machine réside dans le fait que la rotation des cames "cloches" contre le profil desquelles s'appuient respectivement les côtés latéraux des palet tes, anisent celles-ci d1un mouvement axial alternatif et par conséquent engendrent des variations de volume des cellules que lesdites palettes délimitent de part et d'autre de leur tambour support en combinaison avec les Joues dudit tambour et celles profilées des cames d'une part, la paroi du cylindre et les coussinets de l'arbre central d'autre part. Une autre caractéristique de cette machine réside dans le fait que l'admission du fluide dans les cellules a lieu axialement par des lumières pratiquées dans les coussinets de l'arbre central qui est creux, tandis que l'échappement s'effectue latéralement par des canaux creusés dans les cames rotatives, communiquant avec des lumières oblongues pratiquées dans les flasques, fermant le cylindre et pouvant être équipés de tuyaux collecteurs. Le profil des cames "cloches", usiné sur l'une de leurs Joues parallèles est caractérisé par le fait qu'il comporte alternativement une bosse et un creux et de préférence au moins deux bosses et deux creux dont les sommets sont arrondis ou plats et les pentes qu'ils raccordent planes ou courbes et dont les génératrices sont diamétriales. Suivant une autre caractéristique de l'invention, et dans le cas d'une utilisation de la machine en compresseur, on peut réaliser une compression complémentaire différentielle en diminuant le volume des cellules prévues d'un côté du portepalettes et en les faisant communiquer avec les cellules prévues de l'autre côté par des canaux creusés dans l'arDremoteur. L'invention pourra de toute façon, être bien comprise à l'aide de la description qui suit ainsi que des dessins ciannexés, lesquels sont, bien entendu, donnés à titre d'exemple. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une pompe rotative à palettes, suivant la ligne'II-II de la figure 2. La figure 2 en est une vue en coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 1. La figure 3 montre en plan la machine, seul le cylin- dre ayant été coupé. La figure 4 est une vue de côté de la machine. Sur les dessins, le repère 1 désigne le cylindre fermé 8 chacune de ses extrémités par un flasque 2. Â l'intérieur du cylindre 1 est monté un tambour 3 dont le diamètre est sensiblement égal à celui interne du cylindre dont il est rendu solidaire par tout moyen approprié tel que vis ou autre. Le tambour 3 comporte des mortaises radiales 4 dans lesquelles sont montées, à coulissement axial, des palettes 5 dont la longueur dépasse la largeur du tambour (figure 3) et qui sont en contact avec la paroi interne du cylindre 1 par leur côté longitudinal 5a. De part et d'autre du tambour 3 sont prévues des cames "cloches" 6 clavetées sur un arbre moteur 7 qui les entraene en rotation. Lesdites cames ont la forme d'un plateau dont le diamètre est sensiblement égal à celui intérieur du cylindre 1 dans lequel elles tournent. L'une de leurs joues, située en face du tambour 3 est usinée suivant un profil sinusoïdal comprenant au moins, par exemple, deux bosses 8 et deux creux 9 diamétralement opposés, c'est à dire alternativement une bosse, un creux. Les sommets des bosses et creux qui forment le profil de chaque came 6 sont arrondis dans l'exemple représenté. Ils peuvent aussi, avantageusement, être constitués par des méplats. Les génératrices qui engendrent le profil sinusoïdal de chaque came 6 sont rigoureusement rectilignes et parallèles aux faces du tambour 3 et par conséquent aux petits côtés 5b des palettes 5 qu'il comporte et qui sont en contact avec ledit profil. Les cames 6 sont calées sur l'arbre moteur 7, de manière que leurs profils respectifs soient parallèles, c'est à dire qutà une bosse 8 d'une des canes corresponde un creux de l'autre came en regard. Elles sont également calées de manière que les bosses 8 v ienn ent effleurer les faces latérales 3a du tambour 3 portepalettes. Comme le montrent les figures 1 et 2, l'arbre 7 qui entraîne les cames 6, est creusé d'un alésage 10 auquel on peut adapter une pipe d'admi sion du fluide gazeux ou liquide. Dans cet alésage sont pratiquées des lumières radiales d'alimentation 11 qui communiquent avec les cellules 12, réservées de part et d'autre du tambour 3, en traversant des coussinets 13 solidaires de l'arbre 7. Les lumières d'échappement 14 sont creusées dans les cames 6, parallèlement à l'axe de l'arbre 7 et elles communiquent avec des lumières oblongues 15, pratiquées dans les flasques 2 fixés au cylindre 1, contre lesquels on peut adapter un collecteur (figure 4).Les flasques 2 sont montés sur les portées 16 des cames 6 par 1 'intermédiaire de roulements classiques 17 qu'entourent des joints appropries schématisés en 18. les cames 6 sont également équipées, à la périphérie, de Joints appropriés 19 qui complètent l'étanchéité. Il va de soi qu'on peut envisager tous moyens d'étanchéité entre les pièces mobiles et fixes de la machine, autres que ceux représentés et mentionné s. L'assemblage des cames 6 sur l'arbre moteur 7 en combinaison avec les coussinets entretoises 13 et le réglage micrométrique du frottement des palettes 5 et du tambour 3 avec lesdites cames, sont assurés par des écrous 20 vissés aux extremi- tés de l'arbre 7, comme le montre la figure 1. Bien entendu, on peut envisager tout autre moyen de serrage et d'assemblage. Dans l'exemple représenté, la machine comporte seize cellules à volume variable, dont huit de part et d'autre du tambour 3 (figure 2). Chaque cellule 12 est délimitée par deux palettes radiales 5, la Joue profilée de la came 6, la face du tambour 3, la paroi interne du cylindre 1 et la périphérie du coussinet 13. Cette machine pourrait, bien sQr, comporter un nombre plus ou moins grand de cellules 12 sans en affecter le prin cipe de fonctionnement qui est le suivant L'arbre moteur 7, accouplé à tout moyen d'entrainement classique tel que moteur électrique ou thermique par exemple, provoque la rotation des cames 6 devant les faces du tambour 3 solidaire du cylindre fixe 1.Grâce au profil des cames 6, où alternent successivement bosses 8 et creux 9, les palettes 5 sont animées d'un mouvement de va et vient axial qui permet la variation de volume des cellule9 12 qu'elles délimitent et que crée, à leur niveau, le passage desdites bosses et creux qui réduit puis augmente alternativement l'espace compris entre le tambour 3 et le profil des cames 6. Comme l'illustre la figure 2, on constate que pendant qu'une cellule À est en aspiration, la suivante est en compres sion C, la troisième à l'échappement E et que chaque cellule 12 subit successivement ce cycle que permet la disposition Judicieu se des lumières d'admission Il et d'échappement 14 qui débou chent dans chaque cellule de sorte qu'à chaque tour, suivant l'exemple choisi, on obtient seize volumes de fluide admis et débité de chaque côté du tambour 3. Le principe de l'invention s'applique à la réalisation de pompes, de compresseurs, de surpresseurs, voire de moteurs pneumatiques ou hydrauliques, et en utilisant deux cames de dia mètre différent dans une même machine on peut obtenir deux étages de compression. il est du reste bien entendu que le mode de réalisation qui a été décrit ci-dessus a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s 'écarte pour autant du cadre de l'invention. REVENDlCÀTI0 1- Machine rotative volumEtrique pneumatique ou hgdraulique telle que pompe, compresseur, surpresseur par exemple, caractérisée par le fait qu'elle comprend, dans un cylindre (1) fermé à ses extrémités par deux flasques (2), un tambour coaxial (3) fixe, rendu solidaire dudit cylindre et comportant plusieurs palettes radiales (5) susceptibles de coulisser latéralement, suivant l'axe du tambour, sous l'action de deux cames "cloches" (6) rotatives clavetées sur un arbre moteur (7) de part et d'autre dudit tambour (3) contre les Joues duquel letusprofils respectifs viennent effleurer. 2- Machine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le profil respectif des cames (6), à développante linéaire sinusoldale, comprend alternativement une bosse (8) et un creux (9) et de préférence au moins deux bosses et deux creux contre lesquels s'appuient les côtés latéraux (5b) des palettes (5) que comporte le tambour (3). 3- Machine suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que les cames (6) sont calées sur l'arbre moteur (7) de manière que leurs profils respectifs soient parfaitement parallèle entre eux et leurs génératrices parallèles aux Joues du tambour (3) et aux extrémités des palettes (5). 4- Machine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que l'arbre moteur (7) est creux et comporte des lumières radiales (11) pour l'admission du fluide. 5- Machine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les cames (6) sont percées de canaux d'échappement (14) qui communiquent avec des lumières oblongues (15) creusées dans les flasques (2), pouvant être équipés de collecteurs. 6- Machine suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que les sommets des bosses (8) et creux (9) qui constituent le profil des cames (6) sont arrondis ou plats. 7- Nachine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le diamètre du tambour porte-palettes (3) est sensiblement égal au diamètre intérieur du cylindre (1) et par conséquent I'un des grands côtés de chaque palette (5) est en contact avec ledit cylindre. 8- Machine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les flasques (2) sont montés, par l'intermé diaire de roulements (17) qurentourent des joints(18), sur des portées cylindriques (16) des cames (6). 9- Machine suivant les revendications 1 et 4 caractérisée par le fait que l'arbre moteur (7) comporte des coussinets (13) creusés de lumières correspondant à celles (ll) dudit arbre. 10- Machine suivant les revendications 1 et 7, carac térisée par le fait qu'à la périphérie du tambour (3) sont prévus des joints d'étanchéité (19). 11- Machine suivant la revendication I, caractérisée par le fait que l'assemblage des pièces fixe et mobiles et leur réglage sur l'arbre moteur (7) sont assurés par des bagues écrous (20) vissées en bouts d'arbre.