Brevet FR2411321A1 — publié le 19790706

La présente invention concerne les dispositifs du type segments ou palettes que l'on rencontre dans les moteurs a rotors ou pistons rotatifs ainsi que dans les pompes rotatives. Dans les dispositifs connus, les segments ou les palettes de rotor ont la totalité de leur masse soumise a l'action de l'accélération centrifuge pendant la rotation du rotor. Pour des vitesses de rotation relativement faibles, il est souvent nécessaire, afin dtobtenir une action de contact suffisante entre les segments ou les palettes et la paroi du stator, d'utiliser un ressort ou la pression d'un fluide dont l'action3 sous le segment ou la palette, s'ajoute à celle que l'acceleration centrifuge exerce sur leur masse. Pour deys vitesses de rotation élevées, lès actions de contact, agissant entre les segments ou les palettes et la paroi du stator sur laquelle ils s 'appuient, peuvent atteindre des valeurs tres supérieures à celles nécessaires et suffisantes pour assurer la fonction d'étanchéité que doivent remplir les segments ou les palettes. I1 s'ensuit une perte d'énergie et une baisse du rendement, ainsi que des altérationsau niveau de l'état des surfaces en contact du segment et de la paroi du stator, si on ne limite pas volontairement la vitesse maximum du moteur ou de la pompe. A titre d'exemple montrant l'importance des actions de contact agissant entre un segment ou une palette et la paroi d'un stator pour des vitesses élevées, considérons un segment de masse 0,02 kg assujetti à une rotation sur un rayon de 0,1 m à la vitesse de 4 000 t/mn : l'action de l'accelera- tion centrifuge sur la masse du segment sera de soit 1 790 fois plus que l'action de la pesanteur sur la mime masse. La cour -be 1 de la figure 3 donne la valeur de P en fonction de la vitesse de rotation en t/mn pour un segment non équilibré de masse 0,02 kg tournant sur un rayon de giration de 0,1 m. Dans ce cas avecFo égal à la force initiale exercée par un ressort de précharge. Le dispositif suivant l'invention, permet d'éviter les inconvénients signales au paragraphe traitant du cas des vitesses de rotations élevées. Son application rend possible une réduction des actions de contact agissant entre les segments ou les palettes d'unlDtor et la paroi d'un stator sur laquelle les segments ou les palettes s'appuient. De ce fait, le dispositif permet d'ajuster les actions de contact aux valeurs nécessaires mais suffisantes pour que la fonction d'étanchéité au niveau du segment ou de la palette soit assuree. Pour parvenir à ce résultat, le dispositif objet de l'invention comporte un segment d'arête 1, figure 1, pour lequel l'effet de l'accélération centri fûge sur sa masse se trouve réduit par l'action de deux masselottes 2 et 3 qui s'appuient d'une part sur un pontet 4 solidaire du rotor et d'autre part sur la languette centrale du segment. L'ensemble du dispositif est placé dans une rainure appartenant au rotor, l'étanchéité latérale aux extrémités de cette rainure étant assurée par deux barillets 5 et 6 poussés par des ressorts 8 et 9.Par le jeu des appuis et des bras de levier t1 et l'action de l'accélération centrifuge sur la masse des masselottes provoque l'équilibrage dynamique du segment dans les conditions suivantes : Soit la distance du centre de gravité d'une masselotte à son appui sur le pontet 4, et soit l2 la distance entre l'appui sur le pontet et l'appui sur le segment. Considérons d'une part la masse ml du segment les masses respectives des masselottes 2 et 3. Dans notre exemple nous prendrons ITL2 = m 3.L'équation d'équilibre du segment nous donne : Fr étant la composante radiale de l'action de la paroi du stator sur le segment G > la vitesse angulaire du rotor donc du segment ; R le rayon de giration correspondant à la distance de l'axe de rotation au centre de gravité du segment ou des masselottes ; Fo la force initiale exercée par le ressort de precharge 7, figure 1. Dans le cas d'un segment non équilibré dynamiquement, nous avons et la courbe I de la figure 3. Dans le cas où le dispositif est utilisé, nous pouvons obtenir 10-Soit un équilibrage dynamique complet qui se traduit par la droite 2, figure 3 avec = = Lm4 ~(2tlZ t'i cL)R ^e Fo = Constante = Fo, Fo, force initiale exercée par le ressort de précharge, c'est-à-dire lorsque > - (2mu ffl g O ) soit :: 2 -Soit un équilibrage dynamique partiel correspondant à une réduction de l'action du segment sur la Paroi du stator qui se traduit par la courbe 3, figure 3,avec Fr = ti - (2 t4 1 R -1-fà = k CÙZ Rf fro c'est-à-dire avec nX mz Q4 ) = k m 1 ) k étant un coefficient de réduction plus petit que 1 de la masse du segment, Le dispositif, objet de l'invention, peut oestre utilisé dans tous les cas où des rotors, disposant de segments ou de palettes, -sont soumis à des vitesses de rotation élevées. Des applications particulièrement intéressantes peuvent être envisagées dans le domaine des moteurs à rotor ou à piston6 rotatifs ainsi que dans celui des pompes rotatives à segments ou à palettes. REVENDiCATIONS 1. Dispositif permettant de réduire les actions de contact agissant entre un segment ou une palette de rotor animé:dlun mouvement de rotation et'la paroi d'un stator sur laquelle ils s'appuient, caractérisé par le fait qu'il comprend un segment longitudinal 1 et deux barillets 5 et 6 qui prennent appui par contact frottant sur les surfaces internes du stator par l'action de moyens élastiques. Deux masselottes 2 et 3, logées dans la rainure porte-segment et déplaçables sous l'effet de l'accélération centrifuge, agissent directement sur le segment par leur appui sur une languette centrale appartenant au dit segment et par leur appui sous un pontet 4 solidaire du fond de la rainure porte-segment. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le segment d' étanchéité 1 possède une languette centrale formant crochets d'encliquetage des masselottes 2 et 3. 3. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les masselottes 2 et 3 sont obtenues à partir d'un profilé extrudé, filé ou étiré. 4. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel la partie infé- rieure des parois latérales et parallèles de la rainure porte-segment possede une forme en contre-dépouille permettant le sertissage avec liaison rigide du pontet 4 au fond de la dite rainure. 5. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel les axes des barillets 5 et 6. sont inclinés par rapport à l'axe de rotation du rotor d'un angle égal à l'angle de frottement (barillet rotor) plus 3 à 5 afin que l'action de contact des barillets sur la paroi latérale du stator soit maintenue quelle que soit la vitesse de rotation du rotor. 6. Dispositif selon les revendications 1 et 5 dans lequel les barillets 5 et 6 sont situés le plus pres possible de la périphérie du rotor afin d'assurer l'étanchéité latérale aux extrémités de la rainure porte-segment au voisinage immédiat de la surface périphérique du stator. 7. Dispositif selon la revendication I dont le segment 1, les masselottes 2 et 3 ainsi que le pontet 4 sont sensiblement de même épaisseur et sont logés dans la rainure aménagée dans le plan axial de chaque arête du rotor. 8. Dispositif selon les revendications 1 et 7 dans lequel les masselottes 2 et 3 sont introduites latéralement dans la rainure portesegment avant ou apres le montage des barillets 5 et 6. 9. Dispositif selon leslEvendications 1, 7 et 8 dans lequel les masselottes 2 et 3 n'ont plus qu'un degré de liberté correspondant à une rotation par rapport à l'appui sous le pontet 4 apres montage du rotor dans le stator.