Brevet FR2614070A1 — publié le 19881021

"Machine rotatiSe de type à pales pneumatiques" L'invention concerne une machine rotative de type à pales pneumatiques, comprenant un cylindre et un rotor portant, dans des fentes disposées axialement, un certain nombre de pales destinées à assurer l'étan- chéité en coopération avec le cylindre. Un problème posé par les machines selon l'art antérieur du type ci-dessus, est qu'une huile de lubrification doit être ajoutée à l'alimentation d'air comprimé d'entraînement pour éviter une résistance de frottement élevée entre les pales et le cylindre, et par conséquent une usure rapide des pales. Cette huile de lubrification passe à travers la machine et s'échappe dans l'atmosphère sous forme de brouillard, ce qui pose un problème d'environnement du fait qu'il est dangereux pour la santé de respirer de l'air contenant des goutte- lettes d'huile. Ce problème de pollution de l'atmosphère concerne essentiellement l'application en moteur de la machine rotative de type à pales mentionnée ci-dessus. Ce type de machine peut cependant s'appliquer, également, à un compresseur d'air et autres fluides gazeux et lorsqu'on l'utilise dans des processus d'industrie alimentaire, l'huile de lubrification est strictement interdite. L'invention a pour but, dans son principe de base, de résoudre le problème ci-dessus en créant une machine rotative de type à pales pneumatiques, compre- nant un cylindre et un rotor portant, dans des fentes axiales, un certain nombre de pales destinées à assurer l'étanchéité en coopération avec le cylindre, machine caractérisée en ce que chacune des pales est constituée par un matériau autolubrifiant comprenant une matrice de polyamide renforcée par des fibres d'aramide. Selon les tentatives antérieures pour résoudre ce problème, on avait suggéré d'utiliser des polymères renforcés par des fibres de carbone et présen- tant des limites de température élevées. Les résultats n'ont pas été satisfaisants et la durée de vie des pales, dans un fonctionnement sans huile, s'est avérée beaucoup trop courte. Notre choix du polyamide comme matériau constituant la matrice n'est, en soi, pas évident. Du fait de ses propriétés hygroscopiques qui ont une influence négative sur la stabilité des dimensions à différents degrés d'absorption d'humidité, ainsi que du fait de sa basse température de fusion, on avait consi- déré que le polyamide ne convenait absolument pas pour cette application. Par contre, le polyamide présente de très bonnes propriétés de frottement vis-à-vis de l'acier et, lorsque ce polyamide est renforcé par des fibres d'aramide présentant également de bonnes propriétés de frottement, on obtient un matériau de pales à propriétés autolubrifiantes convenant essentiellement aux petits moteurs à air comprimé dans lesquels les efforts appliqués aux pales ne sont pas trop élevés. Pour des spécifications de performances plus élevées, on ajoute des fibres à fort module d'élas- ticité telles que par exemple des fibres de verre ou de carbone qui donnent aux pales, avec les fibres d'aramide, une résistance en flexion élevée. Les fibres d'aramides peuvent se présenter sous une forme découpée mélangée à la matrice de polyamide, ou sous une forme continue, ces fibres étant disposées en couches obtenues par exemple par tissage et pressage à chaud avec la matrice de polyamide qu-i fond et imprègne les fibres. Lorsqu'elles sont sous forme coupée court, les fibres d'aramide sont présentes dans le matériau en proportion de 5 à 30 %, et de préférence autour de 15 %, et lorsqu'elles sont sous forme coupée long, les fibres d'aramide sont présentes dans le matériau en proportion de 10 à 60 %. Les fibres d'aramide peuvent également être mélangées à la matrice de polyamide sous forme continue, ces fibres étant alors présentes en proportion de 30 à 80 %, et de préférence entre 70 et 80 %, ou en proportion aussi élevée que possible sans risquer d'affaiblir le collage entre la matrice et les fibres. L'invention sera décrite en détails en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un moteur à pales pneumatiques selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; et - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une pale selon une forme préférée de réalisation de l'invention. Le moteur à plus représenté sur les figures 1 et 2 comprend un cylindre 10 et un rotor 11. Dans des fentes axiales 12 du rotor 11 sont montées des pales 13 destinées à assurer l'étanchéité en coopérant avec le cylindre 10. L'air comprimé d'entraînement est envoyé dans le cylindre 10 par des orifices d'admission alterna- tifs 14 et 15, et l'air d'échappement est évacué dans l'atmosphère ambiante par des orifices d'échappement 16. Un moteur de ce type est particulièrement bien adapté à une utilisation dans des outils pneumati- ques tels que des meules de surface, des outils de perçage, des tournevis et des clefs pneumatiques. Dans ces applications, un progrès technique important consiste à pouvoir supprimer l'huile de lubrification généralement ajoutée à l'air comprimé d'entraînement, de manière à éviter ainsi la pollution de l'atmosphère. En supprimant l'addition d'huile, il est possible de maintenir les poignées de l'outil propres et sans huile, ce qui permet de les tenir en main avec une plus grande sécurité, et d'éviter également les réactions allergiques des opérateurs qui sont sensibles à l'huile. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, une pale à haut rendement est constituée d'un noyau formé de couches de fibres d'aramide continues imprégnées par une matrice de polyamide, et de deux cou- ches de surface formées de fibres continues à fort module d'élasticité, telles que par exemple des fibres de carbone ou de verre, disposées dans une configuration croisée et imprégnées de polyamide. Cette pale est repré- sentée sur la figure 3 dans laquelle le moyen est repéré par la référence 20, ce noyau étant pris en sandwich entre les deux couches de surface 21, 22. R E V E N D I CA T I 0 N S ) Machine rotative de type à pales pneumatiques, comprenant un cylindre (10) et un rotor (11) portant, dans des fentes axiales (12), un certain nombre de pales (13) destinées à assurer l'étanchéité en coopération avec le cylindre (10), machine caractérisée en ce que chacune des pales (13) est constituée par un matériau autolubrifiant comprenant une matrice de polyamide renforcée par des fibres d'aramide. 2 ) Machine rotative de type à pales, selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres d'aramide sont constituées par des fibres continues, et sont présentes en proportion de 30 à 80 %. 3 ) Machine rotative de type à pales selon la revendication 2, caractérisée en ce que les fibres d'aramide constituent un certain nombre de couches qui, avec la matrice de polyamide, forment la pale. 4 ) Machine rotative de type à pales selon la revendication 3, caractérisée en ce que les fibres d'aramide sont tissées pour former les couches. ) Machine rotative de type à pales selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, carac- térisée en ce que le matériau des pales comprend également des fibres à fort module d'élasticité en proportion de 5 à 20 %, pour former un renforcement supplémentaire des pales. 6 ) Machine rotative de type à pales selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les fibres d'aramide sont comprises dans un certain nombre de couches qui, avec la matrice de polyamide, forment un noyau (20) de la pale (13), et en ce que des fibres à fort module d'élasticité sont comprises dans les couches (21, 22) qui, avec la matrice de polyamide, forment des couches de surface prenant en sandwich le noyau (20). ) Machine rotative de type à pales selon la revendication 6, caractérisée en ce que les fibres d'aramide sont tissées pour constituer les couches de formation du noyau, et en ce que des fibres à fort module d'élasticité sont tissées pour former les couches de surface. 8 0) Machine rotative de type à pales selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres d'aramide sont constituées par des fibres coupées court, ces fibres étant présentes dans le matériau des pales en proportion de 5 à 30 %. 9 ) Machine rotative de type à pales selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres d'aramide sont constituées par des fibres coupées long, ces fibres étant présentes dans le matériau des pales en proportion de 10 à 60 %.