Brevet FR2392257A1 — publié le 19781222

La présente invention vise un compresseur rotatif a équipage oscillant comprenant un arbre disposé à l'intérieur d'un corps à compartiment cylindrique fermé par deux fonds substantiellement pa rallèles l'un à l'autre. L'arbre est solidaire d'une partie en saillie ou rotor qui s'étend de façon continue sur tout son pourtour à la façon d'une came et qui est délimité par des parois latérales présentant en développement un profil sinusoSdal dont les deux sommets extérieurs sont en contact coulissant étanche avec les fonds du compartiment précité pans le corps est montée au moins une cloison susceptible d'y coulisser axialement.Cette cloison est découpée d'une fente de dimension propre à recevoir sans jeu le rotor ou saillie en forme de came porté par l'arbre, de sorte que lorsque ce dernier tourne, ladite cloison se déplace dans le sens longitudinal. Le rotor est d'épaisseur constante dans tout plan axial à l'arbre et il coopère avec la cloison pour définir de chaque.c8té du rotor deux chambres qui se dilatent et se contractent alternativement de façon prvgressive quand l'arbre tournez Il est prévu des dispositifs d'admission et de refoulement pour permettre d'in troduire un fluide compressible dans chaque chambre et de l'évacuer sous pression à partir de celle-ci. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. I est une vue latérale en élévation montrant une forme d'exécution de l'invention. Fig. 2 en est une coupe longitudinale suivant 2-2 (fig. 1), le rotor se trouvant à une première position. Fig. 3 est une coupe semblable à celle de fig. 2, mais représentant le rotor à une seconde position. Fig. 4 est une coupe transversale suivant 4-4 (fig. 1). Fig. 5 est une coupe partielle à grande échelle suivant 5-5 (fig. 4). Fig. 6 est une coupe de détail suivant 6-6 (fig. 5). Fig. 7 est une coupe partielle à grande échelle suivant 7-7 (fig.- 3), le rotor supposé enlevé. Fig. 8 représente le développement du rotor. Fig. 9 est une vue de coté d'une autre forme d'exécu- tion. Fig. 10 en est une vue en bout. Fig. 11 est une coupe suivant 11-11 (fig. 10). Fig. 12 est une coupe suivant 12-12 (fig. ll). Fig. 13 est une coupe suivant 1-3-13 (fig. 12). Fig. 14 est une coupe partielle suivant 14-14 (fig. 12). Sur les dessins annexés la référence 10 désigne une enveloppe ou corps comportant un compartiment central 11. Ce corps est délimité par une paroi cylindrique qui y définit un alésage avec, outre le compartiment il précité, deux compartiments latéraux ou d'extrémités 12 et 13, tous disposés suivant le même axe. Ces derniers sont séparés du compartiment central par des parois interieures 14 et 35 qui s'étendent sur toute la section de l'alésage précité et transversalement à l'axe de celui-ci. Chacun de ces compartiments latéraux est fermé par une paroi d'extrémité, respectivement- 16-, 17, comportant un bossage- 18-orienté vers l'intérieur et qui renferme un palier ou roulement 19 situe suivant l'axe de l'ensemble des compartiments.Ces paliers ou roulements- 19 supportent à rotation un arbre général 20 entraîné de toute manière désirée, par exemple par-un moteur approprié, non représente L'arbre 20 est solidaire d'un moyeu 24 de forme allongée situé à l'intérieur du corps 10 et dont les faces d'extrémité- viennent au contact des bossages porte-paliers 18- afin d'empêcher tout déplacement axial. Entre les extrémités de ce moyeu 24 et les bossa ges- 18 l'on peut prévoir des- roulements de butée (non- représentés) pour réduire les pertes par frottement.A l'intérieur du compartiment central 1l le moyeu 24 est solidaire d'une saillie continue ou rotor 25 en forme de came comportant deux parois latérales et une périphérie annulaire ou couronne. Les parois latérales du rotor 25 sont perpendiculaires à la surface cylindrique du moyeu et leurs positions axiales sur ce dernier correspondent à une fonction sinu soVdale de leur position angulaire sur lui. Ces parois latérales définissent au voisinage des extrémités opposées du moyeu 24 des sommets intérieurs et extérieurs qui délimitent respectivement un espace droit R sur l'un des côtEs du rotor et un espace gauche L sur l'autre.La périphérie ou couronne de ce rotor ou saillie vient toucher la paroi cylindrique du compartiment central 11-de façon à y réaliser un joint coulissant étanche, tandis que les sommets extérieurs du profil sinusoïdal sont en contact étanche avec les parois intérieures 14 et 15 de manière à séparer chacun des espaces R et L en deux chambres dont le volume se modifie de façon continue lorsque l'arbre 20 tourne. Le rotor ou saillie 25 comporte une épaisseur constante prédéterminée X (fig. 8) dans tout plan paral lèle à l'axe du moyeu. Toutefois du fait même de cette configuration sinusoldale l'épaisseur précitée peut varier dans un plan normal aux parois latérales. Le corps 10 de fig. 1 à 5 est solidaire d'une partie surépaissie 26 (fig. 4), qui dépasse vers l'extérieur sur un câté et qui s'étend substantiellement sur toute sa longueur. Cette partie est creusée d'une rainure ou dépression 27 qui débouche sur la face intérieure de la paroi cylindrique du compartiment central 11 et elle comporte également des rainures similaires 28 et 29 dans les compartiments latéraux 12 et 13. Les trois rainures sont alignées les unes par rapport aux autres, les deux dernières 28 et 29 étant lé gèrement plus profondes que la première 27. I1 est d'autre part prévu une cloison rectangulaire plane 30 délimitée par des bords intérieur et extérieur 31 et 32 substantiellement parallèles l'un à l'autre. Cette cloison est montée à coulissement dans les rainures 27, 28 et 29. Le bord extérieur 32 vient porter de façon coulissante contre le fond de la rainure 27, tandis qu'il reste légèrement écarté de celui des rainures 28 et 29, le tout de façon à empêcher le fluide sous pression de passer d'un co- té à l'autre de ladite cloison dans le compartiment central, tout en réduisant les pertes par frottement dans ceux d'extrémité. Le bord intérieur 31 de la cloison 30 est en contact coulissant étan- che avec le moyeu 24 de manière à s'opposer là également au passage d'un fluide sous pression. La cloison 30 est-découpée d'une fente 33 qui s'étend en direction de l'extérieur à partir de son bord intérieur 31, cette fente recevant à coulissement les côtés et la périphérie du rotor ou saillie 25. Sur les deux faces opposées de la fente 33 il est prévu des débouchés évasés 34 qui se terminent vers l'intérieur par deux arêtes 35 à angle vif situées en vis-à-vis. Ces arêtes 35 sont écartées l'une de l'autre d'une distance constante indiquée par la lettre X en fig. 7 et qui est substantiellement égale à l'épaisseur du rotor 25. Elles sont situées au milieu de l'épaisseur de la cloison 30 et elles viennent en contact coulissant avec les deux faces du rotor 25, les tolérances étant suffisamment réduites pour limiter l'écoulementdu fluide sous pression d'un côté de la cloison vers l'autre. Chacune des parois intérieures 14 et 15 est creusée d'une ouverture 36 (fig. 7) de forme allongée destinée au passage de la cloison 30 et comportant deux joints 37 qui viennent respectivement au contact des faces supérieure et inférieure de celle-ci. Dans la plupart des compresseurs équipés de parties mobiles, ces dernières reçoivent une pellicule d'huile ou analogue pour diminuer l'usure par frottement ainsi que pour réduire le dégagement de chaleur de façon substantielle. Suivant la présente invention, l'on prévoit également d'amener de l'huile aux pièces en mouvement pour diminuer les frottements et réduire l'échauffement tout en contribuant à la réalisation de l'étanchéité entre ces pièces.Dans ces conditions il pourrait Qtre- prévu de faire comporter- aux parois intérieures 14 et 15 des ouvertures 36 de dimension propre à recevoir à coulissement étanche la cloison 30 recouverte d'une pellicule d'huile, ce qui dispenserait des joints 37. Au extrémités opposées du compartiment central Il et de part et d'-autre de la partie surépaissie 26 il est prévu deux entrées 38 et 39 (fig. 1 et 4) permettant d'introduire dans le compartiment central de l'air ou autre fluide compressible. De méme les extrémité tés du compartiment 11 comportent de part et d'autre de la partie 26 précitée, mais à l'opposé des entrées 38 et 39, des sorties 40 et 41 propres à permettre une évacuation du fluide comprimé. Chacune des entrées 38 et 39 communique avec l'intérieur du compartiment central par une ouverture 42, tandis que des ouvertures 43 (fig. 4) font communiquer avec ledit compartiment chacune des sorties 40 et 41.A chaque ouverture 43 est associé un clapet antiretour 44, de construction classique, qui empoche l'air de sortir du compartiment central tant qu'une surpression prédéterminée n'a pas été atteinte dans les chambres à pression des espaces R et L. Si l'on se réfère maintenant aux fig. 9 à 14, l'appareil suivant la seconde forme d'exécution de l'invention comporte deux cloisons 30 disposées de part et d'autre de l'arbre 20. Deux parties surépaissies 26 sont prévues en deux points diamétralement opposés du corps 10, chacune comportant un guide 45 qui reçoit -l'une des cloisons 30. Un premier couple d'entrées 38 (fig. 12 et 11) sont disposées en deux points diamétralement opposés du corps 10, chacune desdites entrées 38 étant située au voisinage de l'une des cloisons 30 et vers l'une des extrémités du compartiment central, en vue d'assurer la liaison entre l'espace L et une source de fluide compressible. I1 est encore prévu un second couple d'entrées 39 alignées longitudinalement avec les précédentes 38 et à l'extrémité opposée du compartiment central pour assurer l'admission du fluide compressible dans l'espace R. De même un premier couple de sorties 40 sont prévues en des points diamétralement opposés du corps 10 vers la meme extrémité du compartiment central que les entrées 38, mais de l'autre cOté des cloisons 30, pour assurer la communication entre 1'espace L et 1'ex- térieur du corps. Un second couple de sorties 41 sont disposées à -l'autre extrémité du compartiment central en vue d'assurer la liaison avec l'extérieur de l'espace de droite R. Chacune des entrées 38 et 39 est équipée d'un clapet d'admission classique 46, tandis qu'à chacune des sorties 40 et 41 est associé un clapet de refoulement 44 commandé par la pression du fluide. Chacun des espaces R et L comporte préférablement deux clapets d'évacuation 50, opposés l'un à l'autre et qui- restent fermés aussi longtemps que la charge exigée du compresseur est égale ou supérieure à la capacité de celui-ci. Au contraire lorsque cette capacité excède la demande, les clapets précités entrent en action d l'instant où la pression à l'intérieur du compartiment central dépasse une valeur prédéterminée, le fluide comprimé étant évacué à 1' atmosphè- re ou renvoyé à la canalisation basse pression d'alimentation du compresseur.Chacun de ces clapets comprend un piston de commande 51 dont l'extrémité intérieure comporte une partie 52 à section réduite. ;Le corps 10 est creusé d'un alésage 53 auquel fait suite un contre-alésage 54 de plus grand diamètre propre -à recevoir à coulissement le piston 51 de chaque clapet. L'extrémité extérieure du contre-alésage 54 est fermée par un bouchon 55 qui délimite ainsi une chambre manométrique 56 entre lui-méme et le piston 51. Une lu mière d'échappement 57 s'étend dans l'épaisseur du corps 10, substantiellement au niveau du piston, de manière à se trouver normalement fermée de façon étanche par ce dernier. En conditions normales, quand le compresseur est en fonctionnement du fluide est maintenu sous une pression déterminée dans chaque chambre manométrique 56 pour solliciter le piston 51 correspondant vers le compartiment central 11, l'extrémité à section réduite de ce piston venant se disposer exactement dans le plan de la face interne de la paroi-14 ou 15. Le fluide sous pression est envoyé aux chambres 56 par une canalisation 58 reliée à une pompe 59 elle m8me montée sur le corps 10 pour être entraînée par l'arbre 20 pour titre entraînée par lui.On remarquera que lorsque le compresseur se met en marche, la pompe précitée a été au repos et que par conséquent la pression a disparu des chambres manométriques 56 de sorte que les pistons 51 peuvent aisement -etre déplacés longitudinalement dans les contre-alésages 54. Au début du fonctionnement le fluide qui rernplit les espaces R et t commence à être comprimé, de sorte que sa faible pression repousse les pistons 51 vers l'extérieur par rapport au compartiment central en découvrant ainsi les lumières d'échappement 57. Donc tout le fluide qui remplit le compartiment sort par ces lumières et le démarrage s'opère à vide. Mais la rotation de l'arbre 20 entrai- ne la pompe 59 qui refoule du fluide sous pression dans les chambres manométriques 56, de sorte que les pistons 51 se trouvent repoussés longitudinalement en direction du compartiment central pour bloquer la libre sortie du fluide à partir de ce dernier.Il en résulte qu'au bout d'un certain temps le fluide admis dans les espaces R et t est comprimé et refoulé sous pression à travers les clapets 44. Outre ce qui précède les clapets d'évacuation 50 agissent caa- me soupapes de sûreté dans le cas où une pression exagérée viendrait à apparaitre à l'intérieur du compresseur. Durant la marche du compresseur, l'arbre 20 est entraîné par le moteur correspondant de manière à provoquer la- rotation du rotor ou saillie 25, ce qui détermine à son tour le déplacement en va-etvient de la ou des cloisons 3O à l'intérieur des rainures -27, -28, 29 ou des guides 45, substantiellement dans le sens longitudinal par rapport au corps 10. Comme les extrémités du rotor constituent des joints d'étanchéité en contact coulissant avec les parois intérieures 14 eut 15, chaque espace R ou L se trouve divisé en deux chambres à pression et à dépression de capacité variable.Si l'on se réfère à fig.- 1 à --8, aussitot que l'une des extrémités du rotor a dépassé -l'ouverture 42 de l'entrée- 38, la chambre à dépression de l'espace L commence à se dilater de sorte que l'air ou autre fluide traverse cette entrée pour remplir ladite chambre. En même temps le fluide qui se trouve dans l'espace L à -l'intérieur de la chambre à pres sion délimitée par le joint d'extrémité du rotor commence & être comprimé. L'arbre 20 poursuivant sa rotation avec le rotor 25, le fluide sous pression atmosphérique continue à pénétrer dans la chambre à dépression de l'espace L considéré, tandis que celui qui se trouve dans la chambre à pression continue à autre comprimé. Quand ce dernier fluide a atteint une pression suffisante pour ouvrir le clapet 44 correspondant, il est refoulé de la chambre précitée pendant que la chambre à dépression aspire toujours du fluide par l'en- trée- 38. Le refoulement du fluide comprimé et l'admission de fluide sous pression atmosphérique respectivement à partir de la chambre à pression et dans celle à dépression de l'espace L se poursuivent jusqu'à ce que le joint d'extrémité du rotor soit passé devant la sortie 40. A cet instant la totalité du fluide se trouvant dans la chambre à pression de l'espace L a été refoulée.Lorsque le joint précité traverse la fente 33, il dépasse aussitôt l'entrée 38 en interrompant l'arrivee du fluide dans la chambre à dépression qui devient alors chambre à pression. Simultanément la chambre qui avait joué le rôle de chambre à pression devient celle à dépression dans laquelle le fluide est admis. Avec une telle disposition le fluide sous pression atmosphérique est admis de façon substantiellement continue dans l'espace considéré, alors que le fluide comprimé n'en est refoulé que de manière intermittente. Pendant que le fluide est ainsi admis dans une chambre de l'espace L, comprimé, puis refoulé de celle-ci, la cloison 30 coulisse en va-et-vient dans le corps, tandis que du fluide est admis dans l'espace R par l'entrée 39 pour y être comprimé, puis refoulé par la sortie 41 en synchronisme avec le fonctionnement de l'espace L. Si l'on se réfère maintenant à fig. 9 à 14, du fait de la fonction sinusordale qui lie la saillie ou rotor 25 avec le moyeu 24, les cloisons 30 diamétralement opposées sur le corps 10 se déplacent en sens inverse l'une de l'autre, comme indiqué par les flè- ches en fig. - 14. Dès qu'en fig. 12 le sommet extérieur de l'espace L est passé devant l'entrée 38, la chambre de cet espace qui se trouve a gauche du sommet, entre celui-ci et la cloison 30 sur le cOté opposé du corps 10, devient chambre à pression, alors que la chambre de ce même espace située entre l'entrée 38 et la cloison sur la droite du corps devient quant à elle chambre à dépression. En mOrne temps la chambre de l'espace L située sous les cloisons 30 communique avec l'autre entrée 38 en meme temps qu'avec la sortie 40 ; toutefois comme la chambre située au-dessous des cloisons n'est pas sous pression à l'instant considéré, elle se remplit simplement de fluide compressible. La rotation de l'arbre 20 se poursuivant, la chambre à pression diminue de volume de sorte que le fluide qu'elle renferme se comprime. Quant il atteint une pression déterminée, le clapet 44 correspondant s'ouvre pour permettre son refoulement à partir de la chambre. Lorsque le sommet extérieur de -1' espace L a traversé la fente 33 de la cloison se trouvant sur le .cOté opposé du corps, le sens de déplacement des deux cloisons 30 s'inverse et dès que le sommet précité a dépassé l'entrée 38 sur la gauche de fig 12, la chambre inférieure de l'espace considéré devient celle à pression, de sorte que du fluide comprimé est refoulé à travers le clapet 44 inférieur situé à droite en fig. 12. Pendant que le rotor 25 comprime ainsi alternativement le fluide dans les chambres supérieure et inférieure de l'espace L, l'espace R situé vers l'autre extrémité du moyeu 24 fonctionne en sens inverse avec les entrées 39 et les sorties 41, de sorte que le fluide comprimé est refoulé simultané- ment à travers les sorties 40 et 41 situées aux extrémités opposées du compartiment central pour réaliser un état équilibré à -l'inté- rieur du compresseur. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. - REVENDICATION~- 1. Compresseur rotatif à équipage mobile oscillant, du genre comprenant en combinaison : - un corps à paroi cylindrique définissant un alésage que deux parois intérieures parallèles et deux parois extérieures divisent en un coupartiment central et en deux compartiments d'extrémité ou compartiments latéraux - un arbre général monté à rotation suivant l'axe du corps ;; - un rotor ou saillie continue en forme de came, monté sur l'arbre et qui comporte d'une part une périphérie ou couronne coulissant au contact de l'alésage du corps, d'autre part des parois latérales qui s'étendent radialement à partir de l'arbre et qui présentent en développement un profil sinusoSdal avec sommets intérieurs ou extérieurs, ces derniers constituent des joints d'extrémité étanches en contact coulissant avec les parois intérieures précitées - au moins une partie surépaissie prévue sur le côté du corps, dans laquelle est creusée une rainure qui débouche à l'intérieur et qui s'étend substantiellement sur toute la longueur de ce corps ;; - une cloison mobile montée à coulissement dans la rainure précitée au contact du fond de celle-cl dans sa partie située en face du rotor, laquelle cloison traverse les deux parois inte- rieures du corps découpées à cet effet d'une ouveture de passage, ladite cloison étant disposée radialement par rapport à l'arbre avec l'un de ses bords en contact coulissant avec celui-ci, ladite cloison comportant une fente qui s'étend å partir du bord précité jusqu'à la paroi cylindrique du corps pour recevoir le rotors cette fente présentant des arêtes vives, et ledit rotor délimitant dans le compartiment central deux espaces, dont chacun est divisé par la cloison en deux chambres correspondant respectivenient à la pression et à la dépression ;; - des dispositifs d'entrée qui s'étendent dans le corps pour communiquer avec la chambre à dépression de chaque espace en vue d'y admettre de façon continue un fluide sous une pression prédéterminée - et des dispositifs de sortie qui s'étendent également dans le corps pour communiquer avec la chambre à pression de chaque espace pour évacuer le fluide à partir de celle-ci, ces dispositifs de sortie comportant des organes actionnés par la pression qui ne permettent l'évacuation du fluide que lorsque celui-ci a atteint une seconde pression pre-détermineée supérieure à la première, caractérisé en ce que la saillie ou rotor comporte une épaisseur constante dans le plan passant par l'axe de l'arbre, mais une épaisseur variable dans un plan perpendiculaire à ses parois latérales, tandis que d'une part les arêtes vives de la Sente prévue dans la cloison sont situées en vws-å-vis & une distance l'une de l'autre égale a l'épaisseur constante précitée, et que autre part le bord extérieur de la cloison mobile n'est en contact coulissant avec le fond de la rainure que dans le compartiment central, mais reste écarté de ce fond dans les compartiments latéraux.