Brevet FR2505414A1 — publié le 19821112

L'invention concerne des mécanismes rotatifs tels que des moteurs, des pompes, des compresseurs et d'autres appareils rotatifs. Des pompes et des compresseurs à cylindres tournants emboîtés sont connus, la paroi cylindrique d'un rotor intérieur étant disposée de manière à établir un contact linéaire sensiblement étanche avec la paroi de l'alésage cylindrique du rotor extérieur, suivant au moins une ligne de contact. Le rotor intérieur présente normalement un évidement dans lequel une palette est logée. La palette peut être avantageusement configurée de manière que sa surface extérieure forme un prolongement de la surface du rotor contre lequel la palette porte. L'invention concerne un mécanisme rotatif perfectionné comprenant des premier et second rotors qui présentent des alésages cylindriques pouvant tourner autour de leur axe, les axes de rotation des deux rotors étant parallèles, mais espacés. Le second rotor est placé dans l'alésage du premier rotor et plusieurs palettes sont fixées à l'un des rotors, l'extrémité libre des palettes réalisant un contact glissant et continu d'étanchéité avec la surface de la paroi de l'autre rotor. La caractéristique de l'invention réside dans la présence d'orifices d'entrée et de sortie ménagés dans un corps cylindrique allongé et creux, concentrique au rotor intérieur qui communique avec les orifices d'entrée et de sortie, la communication avec l'orifice d'entrée correspondant à la chambre de volume maximal et la communication avec l'orifice de sortie correspondant à la chambre de volume minimal. Les deux rotors sont de préférence disposés, selon l'invention, de manière à tourner dans un seul sens, à la même vitesse angulaire. Ils peuvent être reliés l'un à l'autre au moyen d'un dispositif à engrenage, par exemple. Toute forme de réalisation du mécanisme rotatif selon l'invention a donc pour caractéristique que l'espace délimité entre les deux rotors est divisé effectivement en chambres séparées, délimitées par les parois des deux rotors, les palettes et la ligne du contact entre les deux rotors. En variante et en l'absence de dispositif à engrenage, la vitesse relàtive des rotors se règle automatiquement pour établir une condition de frottement minimal. Lorsque les rotors tournent, les volumes des chambres varient d'une valeur pratiquement nulle à une valeur maximale suivant les dimensions des deux rotors et la différence de leurs rayons. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, les deux rotors sont montés de manière à tourner sensiblement à la même vitesse angulaire et, dans le cas d'un compresseur, d'une pompe ou autre machine, le rotor extérieur constitue également l'enveloppe de la machine. Cette enveloppe peut, selon l'invention, porter des ailettes ou être autrement formée afin d'offrir une grande surface de contact à l'air pour qu'un refroidissement très efficace résulte de la rotation de la machine. Ceci résout les problèmes d'échauffement posés aux compresseurs de l'art antérieur. Une caractéristique de l'invention est que les deux rotors peuvent être complétés par d'autres rotors, tous placés à l'intérieur les uns des autres afin de constituer, par exemple, un compresseur à plusieurs étages. En outre, les rotors peuvent être réalisés de manière à avoir, en section droite, des formes très diverses. Par exemple, ils peuvent être sensiblement circulaires, carrés ou polygonaux. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure i est une coupe longitudinale d'un compresseur comprenant le mécanisme rotatif selon l'invention ; et la figure 2 est une coupe transversale du compresseur représenté sur la figure 1. Sur la figure 1, seul le bloc de montage situé à gauche est représenté pour plus de clarté, le bloc de droite étant sensiblement le même. Le compresseur représenté sur la figure 1 comprend un rotor intérieur 10 et un rotor extérieur 12 dont les axes sont décalés l'un de l'autre. Le rotor intérieur 10 peut tourner dans des roulements à billes 14, autour d'un axe 15, alors que le rotor extérieur 12 peut tourner dans des roulements à billes 16, autour d'un axe 17, les roulements à billes 16 étant excentrés par rapport aux roulements à billes 14. Un corps cylindrique et fixe 18 est disposé dans le rotor intérieur 10 afin d'assumer la fonction de manchon de distribution, et un jeu 20 est ménagé pour permettre au rotor 10 de tourner librement sur le manchon 18. Comme montré sur la figure 2, le rotor intérieur 10 comporte cinq palettes 22 qui divisent l'espace compris entre les rotors intérieur et extérieur 10 et 12 en une série de chambres 24A à 24E. Le manchon 18 présente une ouverture rectangulaire 25 qui est alignée avec des ouvertures 27 réalisées dans la paroi du rotor intérieur 10, pendant la partie du cycle du rotor intérieur correspondant à l'expansion des chambres 24. L'air pénètre donc dans les chambres lorsqu'elles s'expansent et tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, de manière à passer par un point mort bas au-delà duquel les chambres 24 commencent à diminuer de volume. L'alignement des ouvertures 25 et 27 disparaît juste avant que l'extrémité d'une palette particulière passe par le point mort bas, de sorte que la diminution de volume des chambres 24 provoque une compression de l'air qu'elles contiennent. Comme montré sur la figure 1, le manchon 18 est divisé par un obturateur 28 à droite duquel se trouve l'ouverture 25 d'entrée et à gauche duquel se trouve une ouverture 29 de sortie. L'ouverture 29 de sortie est représentée en trait pointillé sur la figure 2. Lorsque chacune des chambres 24 approche de sa position de volume minimal et de compression maximale, l'ouverture 27 associée à cette chambre arrive en alignement avec l'ouverture 29 de sortie afin que l'air comprimé soit refoulé vers une conduite de décharge en passant dans l'alésage du manchon 18. Un conduit 30 est parcouru par une émulsion d'huile dans de l'eau qui arrive, par un conduit 34, dans l'espace 20 compris entre le corps cylindrique 18 et le rotor intérieur 10 afin de réaliser un joint à air convenable. L'émulsion se dirige également vers d'autres pièces mobiles afin d'assurer une lubrification convenable. Des joints à poussière sont placés sur les côtés opposés de l'enveloppe du mécanisme. En cours d'utilisation, comme montré sur la figure 2 et si l'on suppose que le mécanisme tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, les rotors intérieur et extérieur 10 et 12 tournent autour du manchon fixe 18. La figure 2 représente la chambre 24A alors qu'elle commence juste à s'ouvrir, son expansion produisant une aspiration d'air (flèche 31) par l'ouverture 25 d'entrée et l'ouverture 27 associée à cette chambre. La chambre 24B est totalement ouverte sur l'ouverture 25 d'entrée et est encore en expansion. La palette arrière 22 de la chambre 24C se trouve au point mort bas, l'ouverture 27 de cette chambre n'étant plus alignée avec l'ouverture 25 d'entrée, et la poursuite de la rotation a pour effet de comprimer l'air contenu dans cette chambre 24C, comme c'est le cas dans la chambre 24D dont le volume est notablement réduit. L'ouverture 27 associée à la chambre 24D est sur le point d'arriver en alignement avec l'ouverture 29 de sortie située en arrière de l'obturateur 28, tandis que l'air comprimé de la chambre 24E se décharge (flèche 33) par l'ouverture de sortie, cette chambre étant sur le point de se fermer, les ouvertures qui lui sont associées s'éloignant de la position d'alignement avec l'ouverture 29 de sortie. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mécanisme décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION Mécanisme rotatif comprenant des premier et second rotors (10, 12) qui présentent des alésages cylindriques autour des axes desquels ils peuvent tourner, les axes de rotation (15, 17) des deux rotors étant parallèles, mais espacés et le second rotor étant disposé dans l'alésage du premier rotor, plusieurs palettes (22) étant fixées à l'un des rotors et les extrémités libres des palettes réalisant un contact glissant et continu d'étanchéité avec la surface de la paroi de l'autre rotor, le mécanisme étant caractérisé en ce qu'il comporte un corps cylindrique allongé et creux (18), concentrique au rotor intérieur et présentant des ouvertures d'entrée et de sortie (25, 29), le rotor intérieur communiquant avec l'ouverture d'entrée correspondant à la chambre (24) de volume maximal et avec l'ouverture de sortie correspondant à la chambre (24) de volume minimal.