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EP0168268A1 - Machine volumétrique à rouleaux - Google Patents

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Publication number
EP0168268A1
EP0168268A1 EP85400864A EP85400864A EP0168268A1 EP 0168268 A1 EP0168268 A1 EP 0168268A1 EP 85400864 A EP85400864 A EP 85400864A EP 85400864 A EP85400864 A EP 85400864A EP 0168268 A1 EP0168268 A1 EP 0168268A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cell
roller
exhaust
stator
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP85400864A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0168268B1 (fr
Inventor
André Leroy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0168268A1 publication Critical patent/EP0168268A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0168268B1 publication Critical patent/EP0168268B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/18—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F01C1/3446—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface
    • F01C1/3447—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface the vanes having the form of rollers, slippers or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
    • F01C11/002—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type of similar working principle

Definitions

  • the invention relates to a volumetric roller motor receiving energy from any type of fluid, liquid or gaseous.
  • the cell thus defined is therefore the volume in which the working chambers circulate and evolve.
  • a motor comprising cells in number k necessarily comprises k rotors wedged on the same shaft as well as a stator made up of k stator rings and watertight bulkheads in number (k - 1), each of which separates two cells and the two flanges acting as end partitions.
  • Roller machines operating as liquid pumps have been described, constructed and used; they have a distribution similar to that of vane machines and rollers with a large clearance in their groove, the passage of the roller from one face to the other of the groove allowing it to play the role of an internal distribution member, avoiding in principle that a certain volume of liquid may, at one point in the cycle, be enclosed in a working chamber whose volume is decreasing.
  • KLESSIG differs from the engine presented here by the organization of its distribution, which remains close to that of a vane engine: KLESSIG also points out that the driving elements are, in its engine, either pallets or rollers.
  • the distribution comprises two intake ports in one flange and two exhaust ports in the other flange or two intake ports symmetrically split in the two flanges so as to ensure the balance of the axial forces due to the fluid on the rotor and two exhaust lights located in the stator ring.
  • intake and exhaust ports are located differently from the geometrical location described by the contacts that a roller can have with its groove during a complete revolution of the rotor when this roller is otherwise kept in contact with the surface. stator.
  • the geometrical location in question consists of the set of two very close regulated surfaces, closed on themselves, corresponding respectively to the contact with the thrust face and with the pipe face.
  • the intake ports are located entirely within this geometric location, the entire exhaust ports outside this same geometric location.
  • the first originality of the distribution using the lights thus located is as follows: a successive intake and exhaust in the direction of movement of the rotor are necessarily closed and opened respectively by the driving face of a groove and by the corresponding roller.
  • This organization of the distribution therefore differs fundamentally from that of a pallet machine, where a successive admission and exhaust in the direction of movement are necessarily closed and opened respectively by two successive pallets delimiting a working chamber.
  • each exhaust light is located angularly so as to be opened by the roller operating when this is located in the vicinity of the position which corresponds to its maximum distance from the axis of the rotor (at its maximum “exit"), and preferably exactly in this position.
  • each intake lumen is also angularly located so that its closing by the driving face of the groove of the operating roller is ideally carried out at the same time as the opening of the lumen. exhaust by roller; in an engine receiving its energy from a gaseous fluid, closing the intake can, by an appropriate angular offset from the ends of the lights, precede the opening of the exhaust, so as to allow a certain expansion of the admitted gas.
  • the third originality of the distribution relates to the conditions of opening of each intake lumen: this opening is made by the pushing face of a groove, and, due to the location of the intake lumen, the fluid under pressure is necessarily admitted between the bottom of the groove and the level of contact that the roller has, at this instant, with its groove if it is otherwise in contact with the stator surface.
  • the roller is in principle driven, it tends to bear on the driving face of its groove: arrangements must therefore be made for the flow of the fluid at high pressure is applied to the expanding working chamber.
  • an open channel is provided in the driving face of the groove, of sufficient cross-section so that the resistance to the passage of the fluid through this channel is less than that which it would meet when passing between the roller supported on the driving face of its groove and the pushing face of the latter, towards the exhaust opened in the meantime by the preceding roller.
  • roller motors according to the invention appear in practice to be relatively insensitive to the local shape of the stator curve as long as it is continuous: the various curves of general elliptical shape which are used in machines with palettes give little different results here, and are therefore directly transferable.
  • stator surface can then be rectified by simple mechanical generation on known machines.
  • the parameters to be imposed on the generation of a cylindrical surface having a Polygon P2 profile as its director are limited to the mean radius and to the eccentricity of the profile: to use this profile as the stator curve of an engine according to the invention, it It suffices to impose an eccentricity equal to half of the maximum stroke desired for the rollers and an average radius equal to that of the rotor profile increased by half the maximum stroke imposed on the rollers.
  • the number of rollers is in principle arbitrary, as long as it is odd, but it is disadvantageous that more than two rollers can be put simultaneously at the admission into each of the half-machines separated by the main plane of the corresponding stator surface at its smallest curvature.
  • rollers originally present in their groove in order to satisfy as easily as possible, even after a certain wear, the condition imposed by the third characteristic of the distribution described above.
  • the wear of the rollers can have an unfavorable influence on the operation of the engine when it becomes very important: in any case, the materials constituting the various elements of the machine must be chosen so that the wear on the rollers is as low. as possible.
  • This effect can be obtained by angularly shifting the rotors on their shaft without shifting the stator rings, or by angularly shifting the stator rings without shifting the rotors, or by combining the two possibilities.
  • the motor can or must comprise at least two identical cells
  • a variant can be made to the invention, according to which the number of rollers n r * guided by each rotor is even.
  • the advantage of this variant lies in the fact that because of the even number of rollers, the radial resultant of the pressures of the fluid on each rotor is permanently zero: there is therefore no radial force due to the fluid on the bearings of the machine. If, in addition, the lights of the same name are located in the partition, the axial thrusts on the rotors can also be balanced and the bearings are then withdrawn from any force due to the fluid.
  • the machines according to the invention in which the closing of an intake and the opening of the consecutive exhaust are simultaneous or almost simultaneous, can be used as pumps with a simple transfer, whatever the fluid pumped, if they are driven by any motor in the opposite direction to the engine, the intake and exhaust ports being thus reversed.
  • Such pumps do not experience any undesirable overpressure, even when the pumped fluid is a liquid, but they practically require to be provided with a non-return valve on each of the exhausts.
  • the motor comprises a stator consisting of the flanges 1 and 2, here produced in two parts, and of a stator ring 3.
  • the rotor 4 is fixed on the shaft 5, in rotunda connection with the stator by means of the bearings 6 and 7.
  • the rotor which turns in the direction of the arrow, has seven grooves such as 8, guiding seven rollers such as 9, 10 and 11.
  • the two intake ports 12 and 13 are located in the flange 1 and the two exhaust ports 14 and 15 in the flange 2.
  • the roller 10 In the represented position of the rotor, the roller 10, at the end of the motor period, is about to open the exhaust port 14, and the pipe face 16 of its groove is about to close the port light 'admission 12; the roller 9 is about to become a motor and the intake port 12 already feeds the expanding working chamber 17 through the open channel 18 provided in the pipe face of its groove.
  • the roller 11, applied to the thrust face 19 of its groove is in full period of movement.
  • the stator curve 20 is here a Polygon P2 profile.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un moteur volumétrique à rouleaux recevant de l'énergie de n'importe quel type de fluide, liquide ou gazeux. Il est caractérisé en ce que : - dans chaque cellule, les lumières d'admission sont localisées entièrement à l'intérieur du lieu géométrique des contacts que chaque rouleau (9 à 11) peut avoir dans sa rainure pendant un tour complet du rotor quand ce rouleau se maintient par ailleurs en contact avec la surface statorique, - dans chaque cellule, les lumières d'échappement (14, 15) sont localisées entièrement à l'extérieur de ce même lieu géométrique, - dans chaque cellule, une admission (12 ou 13) et un échappement (14 ou 15) successifs dans le sens du mouvement du rotor (4) sont respectivement fermée et ouvert par la face de conduite (16) d'une rainure (8) et par le rouleau correspondant (10), - dans chaque cellule, chaque lumière d'échappement (telle que 14) est positionnée angulairement de manière que son ouverture se fasse par le rouleau opérant (10) au voisinage de la position de ce rouleau qui correspond à sa sortie maximale, - dans chaque cellule, chaque lumière d'admission (telle que 12) est positionnée angulairement de manière que sa fermeture et l'ouverture de l'échappement consécutif (14) se fassent simultanément, Application à l'industrie des moteurs volumétriques utilisés comme tels ou comme pompe à simple transfert voire même comme compresseur.

Description

  • L'invention a pour objet un moteur volumétrique à rouleaux recevant de l'énergie de n'importe quel type de fluide, liquide ou gazeux.
  • Cette machine comporte au moins les éléments et dispositiions ci-après :
    • - un stator constitué d'un corps tubulaire ("anneau statorique") et de deux flasques, l'anneau statorique ayant une surface intérieure cylindrique ("surface statorique") dont la directrice est appelée "courbe statorique",
    • - un arbre en liaison rotoide avec le stator,
    • - un rotor calé sur cet arbre, ayant une surface extérieure en forme de cylindre à directrice circulaire ("profil rotorique") et présentant n r rainures identiques, débouchant à la périphérie du rotor, angulairement équidistantes, limitées latéralement par deux faces planes parallèles à un même plan médian, radial ou non,
    • - des rouleaux cylindriques, en nombre nr guidés dans les rainures du rotor de manière à pouvoir rester en contact linéique avec la surface statorique et à constituer ainsi des chambres de travail comprenant le volume limité par le rotor, le stator et deux rouleaux successifs, y compris une partie variable du volume des rainures où se meuvent les deux rouleaux. Nous appellerons "face de poussée " de la rainure la face sur laquelle le rouleau s'applique quand il entraîne le rotor, et "face de conduite" la face sur laquelle il s'appuie quand il est entraîné par le rotor,
    • - une distribution du fluide par des lumières disposées dans le stator et éventuellement équipées de clapets. Nous dirons du moteur ainsi constitué qu'il comporte une seule "cellule" (moteur Nmonocellulaire"), en appelant cellule le volume compris entre le rotor, l'anneau statorique et les deux flasques.
  • La cellule ainsi définie est donc le volume dans lequel circulent et évoluent les chambres de travail.
  • Comme l'élancement axial des rouleaux est nécessairement limité pour préserver la qualité de leur guidage, il est nécessaire, pour réaliser un moteur de forte cylindrée sans augmenter exagérément les dimensions transversales de la machine et les vitesses de glissement des rouleaux sur la surface statorique, de pourvoir ce moteur de plusieurs cellules (moteur "multicellulaire").
  • Un moteur comportant des cellules en nombre k, comporte nécessairement k rotors calés sur le même arbre ainsi qu'un stator constitué de k anneaux statoriques et de cloisons étanches en nombre (k - 1), chacune d'elles séparant deux cellules et les deux flasques jouant le rôle de cloisons d'extrémité.
  • Des machines à rouleaux fonctionnant en pompes à liquide ont été décrites, construites et sont utilisées ; elles présentent une distribution analogue à celle des machines à palettes et des rouleaux ayant un jeu important dans leur rainure, le passage du rouleau d'une face à l'autre de la rainure lui permettant de jouer un rôle d'organe de distribution interne, évitant en principe qu'un certain volume de liquide puisse, à un moment du cycle, se trouver enfermé dans une chambre de travail dont le volume est en diminution.
  • Pratiquement, cette condition ne semble d'ailleurs pas pouvoir être remplie parfaitement, ce qui se marque par des surpressions momentanées importantes (GB-A-2.028.430).
  • L'expérience montre que ces pompes ne sont pas réversibles en moteur à liquide : lorsqu'on inverse leurs admissions et leurs échappements, le couple recueilli à l'arbre de la machine évolue très irrégulièrement en fonction de l'angle de rotation de l'arbre et même, pour certaines d'entre elles, s'inverse périodiquement.
  • Les exigences de conception auxquelles est soumis un moteur volumétrique à rouleaux apparaissent donc comme beaucoup plus sévères que pour la pompe correspondante, surtout si le fluide avec lequel la machine échange de l'énergie est un liquide : la pompe à rouleaux peut être utilisable avec d'importantes variations de couple à l'arbre, alors que le moteur est évidemment inviable dans les mêmes conditions.
  • C'est sans doute ce qui explique que des moteurs à rouleaux aient été rarement décrits (US-A-2826179-KLESSIG) et plus rarement encore produits industriellement.
  • Le moteur revendiqué par KLESSIG diffère du moteur présenté ici par l'organisation de sa distribution, qui reste proche de celle d'un moteur à palettes : KLESSIG signale d'ailleurs que les éléments de conduite (driving elements) sont, dans son moteur, indifféremment des palettes ou des rouleaux.
  • Les dispositions nouvelles du moteur objet de l'invention visent toutes à assurer une grande régularité du couple délivré. Certaines de ces dispositions caractérisent l'organisation de chaque cellule, quel que soit le nombre de ces cellules dans le moteur, d'autres sont particulières aux moteurs multicellulaires.
  • Les premières seront décrites, par souci de clarté, en se référant au moteur monocellulaire.
  • Selon l'invention, la viabilité d'un tel moteur repose sur l'ensemble des quatre caractéristiques ci-après, que le moteur doit présenter simultanément pour pouvoir délivrer un couple de régularité satisfaisante, en particulier lorsque le fluide auquel l'énergie est prélevée est un liquide :
    • - la surface statorique présente un ordre de symétrie égal à deux par rapport à son axe qui coïncide avec l'axe de rotation du rotor ; autrement dit, la courbe statorique présente un ordre de symétrie égal à deux par rapport à son centre, qui coïncide avec celui du profil rotorique,
    • - le nombre de rainures du rotor (et donc de rouleaux) est un nombre impair nr **,
    • - chaque rouleau présente à l'origine, dans sa rainure, le jeu minimal compatible avec son mouvement radial relatif,
    • - la distribution se fait par des lumières successivement obturées et découvertes par le rotor et les rouleaux, suivant les modalités originales décrites ci-après.
  • La distribution comporte deux lumières d'admission dans un flasque et deux lumières d'échappement dans l'autre flasque ou deux lumières d'admission dédoublées symétriquement dans les deux flasques de manière à assurer l'équilibre des efforts axiaux dûs au fluide sur le rotor et deux lumières d'échappement localisées dans l'anneau statorique.
  • Ces lumières d'admission et d'échappement se localisent de manière différente par rapport au lieu géométrique décrit par les contacts qu'un rouleau peut avoir avec sa rainure pendant un tour complet du rotor quand ce rouleau se maintient par ailleurs en contact avec la surface statorique. Le lieu géométrique en question est constitué de l'ensemble de deux surfaces réglées très voisines, fermées sur elles-mêmes, correspondant respectivement au contact avec la face de poussée et avec la face de conduite.
  • Dans les moteurs conformes à l'invention, les lumières d'admission sont situées tout entières à l'intérieur de ce lieu géométrique, les lumières d'échappement tout entières à l'extérieur de ce même lieu géométrique.
  • La première originalité de la distribution utilisant les lumières ainsi localisées est la suivante : une admission et un échappement successifs dans le sens du mouvement du rotor sont nécessairement fermée et ouvert respectivement par la face de conduite d'une rainure et par le rouleau correspondant. Cette organisation de la distribution diffère donc fondamentalement de celle d'une machine à palettes, où une admission et un échappement successifs dans le sens du mouvement sont nécessairement fermée et ouvert respectivement par deux palettes successives délimitant une chambre de travail.
  • La deuxième originalité de la distribution réside dans le fait que chaque lumière d'échappement est localisée angulairement de manière à être ouverte par le rouleau opérant au moment où celui-ci se trouve au voisinage de la position qui correspond à son éloignement maximal de l'axe du rotor (à sa "sortie" maximale), et de préférence exactement dans cette position. Dans un moteur recevant son énergie d'un liquide, chaque lumière d'admission est en outre localisée angulairement de manière que sa fermeture par la face de conduite de la rainure du rouleau opérant se fasse idéalement en même temps que l'ouverture de la lumière d'échappement par le rouleau ; dans un moteur recevant son énergie d'un fluide gazeux, la fermeture de l'admission peut, par un décalage angulaire approprié des extrémités des lumières, précéder l'ouverture de l'échappement, de manière à permettre une certaine détente du gaz admis.
  • La troisième originalité de la distribution porte sur les conditions d'ouverture de chaque lumière d'admission : cette ouverture se fait par la face de poussée d'une rainure, et, en raison de la localisation de la lumière d'admission, le fluide sous pression se trouve nécessairement admis entre le fond de la rainure et le niveau du contact que le rouleau a, à cet instant, avec sa rainure s'il est par ailleurs en contact avec la surface statorique. Comme, juste avant l'ouverture de la lumière d'admission, le rouleau est en principe entraîné, il tend à prendre appui sur la face de conduite de sa rainure: des dispositions doivent donc être prises pour que l'écoulement du fluide à haute pression se fasse vers la chambre de travail en expansion. Pour satisfaire pratiquement à cette condition, un canal ouvert est prévu dans la face de conduite de la rainure, de section suffisante pour que la résistance au passage du fluide par ce canal soit inférieure à celle qu'il rencontrerait au passage entre le rouleau appuyé sur la face de conduite de sa rainure et la face de poussée de celle-ci, vers l'échappement ouvert dans l'entre-temps par le rouleau précédent.
  • Ce passage préférentiel doit être encore assuré quand, par suite d'usure, le rouleau a pris un certain jeu dans sa rainure.
  • Les moteurs à rouleaux conformes à l'invention apparaissent en pratique comme assez peu sensibles à la forme locale de la courbe statorique pour autant que celle-ci soit continue : les différentes courbes d'allure générale elliptique que l'on utilise dans les machines à palettes donnent ici des résultats peu différents, et sont donc directement transposables.
  • Lorsque le fluide porteur d'énergie est un liquide, une zone de conformité entre la courbe statorique et le profil rotorique n'est pas indispensable, et l'on peut alors emprunter la courbe statorique à la technique des assemblages en utilisant la courbe connue de longue date sous le nom de "Profil Polygon P2" : la surface statorique peut alors être rectifiée par simple génération mécanique sur des machines connues.
  • Les paramètres a imposer à la génération d'une surface cylindrique ayant pour directrice un profil Polygon P2 se limitent au rayon moyen et à l'excentricité du profil : pour utiliser ce profil comme courbe statorique d'un moteur conforme à l'invention, il suffit d'imposer une excentricité égale à la moitié de la course maximale voulue pour les rouleaux et un rayon moyen égal à celui du profil rotorique majoré de la moitié de la course maximale imposée aux rouleaux.
  • Le nombre des rouleaux est en principe quelconque, pour autant qu'il soit impair, mais il est désavantageux que plus de deux rouleaux puissent être mis simultanément à l'admission dans chacune des demi-machines séparées par le plan principal de la surface statorique correspondant à sa plus petite courbure.
  • Ce résultat n'est acquis que si nr** ≤7; l'expèrience amène d'ailleurs à considérer comme optimal le nombre de rouleaux nr **= 7.
  • Il est opportun de minimiser le jeu que les rouleaux présentent à l'origine dans leur rainure pour satisfaire aussi facilement que possible, même après une certaine usure, à la condition imposée par la troisième particularité de la distribution décrite ci-dessus.
  • On conçoit que l'usure des rouleaux puisse exercer une influence défavorable sur le fonctionnement du moteur quand elle devient très importante: il faut en tout cas choisir les matériaux constitutifs des divers éléments de la machine de manière que l'usure des rouleaux soit aussi faible que possible.
  • On observera à ce propos que dans la machine conçue conformément à ce qui précède, les rouleaux tournent spontanément sur eux-mêmes pendant les parties du cycle où ils sont entraînés par le rotor, ce qui tend à répartir automatiquement l'usure sur toute leur périphérie.
  • Lorsque le moteur doit être multicellulaire, il est évidemment opportun de tirer profit de l'existence de plusieurs cellules pour parfaire la régularité du couple délivré : quand les cellules sont identiques, le nombre nr** de rouleaux guidés par chaque rotor étant impair, il faut pour atteindre ce but, organiser la machine de manière à décaler successivement, d'une cellule à l'autre, toujours dans le même sens à partir d'une cellule d'extrémité, les chambres de travail évoluant dans chaque cellule d'un même angle δ égal à π/knr**.
  • Cet effet peut être obtenu en décalant angulairement les rotors sur leur arbre sans décaler les anneaux statoriques, ou en décalant angulairement les anneaux statoriques sans décaler les rotors, ou encore en combinant les deux possibilités.
  • On observera que si le nombre des cellules est pair, et si l'on groupe alternativement les lumières de même nom dans les voiles de séparation successifs, les poussées axiales dues aux pressions du fluide sur les rotors s'équilibrent spontanémert et les paliers du moteur ainsi organisé sont donc libres de tout effort axial dû au fluide.
  • Quand le moteur peut ou doit comporter au moins deux cellules identiques, on peut apporter une variante à l'invention, selon laquelle le nombre de rouleaux nr* guidés par chaque rotor est pair.
  • Si le moteur répondant à cette variante est bi-cellulaire, on ne peut alors obtenir une régularité suffisante du couple à l'arbre que si les chambres de travail évoluant dans chacune des cellules sont décalées d'un angle b suffisant, la plus grande régularité étant obtenue pour S =π/nr* quand les cellules sont identiques.
  • L'intérêt de cette variante réside dans le fait qu'à cause du nombre pair des rouleaux, la résultante radiale des pressions du fluide sur chaque rotor est nulle en permanence : il n'y a donc aucun effort radial dû au fluide sur les paliers de la machine. Si par surcroit, on localise dans la cloison de séparation les lumières de même nom, les poussées axiales sur les rotors peuvent être équilibrées aussi et les paliers sont alors soustraits à tout effort dû au fluide.
  • Lorsque le nombre k de cellules identiques est supérieur à deux, on obtient une régularité aussi grande que possible du couple à l'arbre en décalant successivement d'une cellule à l'autre, toujours dans le même sens à partir d'une cellule d'extrémité les chambres de travail évoluant dans chaque cellule d'un même angle6= 2π/knr*.
  • Si le nombre k est pair, il est encore possible d'organiser la machine comme on l'a vu plus haut pour que les poussées axiales dues aux pressions du fluide sur les rotors s'équilibrent spontanément.
  • On observera encore que, bien que conçues fondamentalement comme des machines motrices, les machines conformes à l'invention dans lesquelles la fermeture d'une admission et l'ouverture de l'échappement consécutif sont simultanées ou quasi-simultanées, peuvent être utilisées comme pompes à simple transfert, quel que soit le fluide pompé, si on les entraîne par un moteur quelconque dans le sens inverse de la machine motrice, les lumières d'admission et d'échappement se trouvant ainsi inversées.
  • De telles pompes ne connaissent aucune surpression indésirable, même lorsque le fluide pompé est un liquide, mais elles demandent pratiquement à être munies d'un clapet anti-retour sur chacun des échappements.
  • On peut de la même manière utiliser en compresseur pour fluide gazeux une machine conforme à l'invention dans laquelle il existe un décalage angulaire entre la fin d'une admission et le début d'un échappement consécutif.
  • L'intérêt majeur que présentent les machines conformes à l'invention, par rapport aux machines volumétriques comparables, résulte de la simplicité des formes de leurs éléments constitutifs : il est notamment possible de réaliser la plupart d'entre eux par frittage et de minimiser les usinages ultérieurs.
  • En particulier, il est en principe possible, pour des applications difficiles, de réaliser en néocéramiques tous les éléments du capsulisme soumis à l'usure abrasive.
    • Les figures 1 et 2 de la planche 1/1 décrivent dans la version monocellulaire un moteur conforme à l'invention, recevant son énergie d'un liquide.
    • La figure 1 est une coupe transversale du moteur ; cette coupe présente un centre de symétrie 0.
    • La figure 2 est une coupe axiale du moteur suivant le dièdre dont la section normale par le plan de la figure 1 est la ligne brisée AOB, les deux demi-coupes, correspondant respectivement à chacun des demi-plans du dièdre, étant rabattues dans le plan axial dont la trace dans le plan de la figure 1 est la droite CD.
  • Le moteur comporte un stator constitué des flasques 1 et 2, ici réalisés en deux pièces, et d'un anneau statorique 3.
  • Le rotor 4 est calé sur l'arbre 5, en liaison rotonde avec le stator par l'intermédiaire des roulements 6 et 7.
  • Le rotor, qui tourne dans le sens de la flèche présente sept rainures telles que 8, guidant sept rouleaux tels que 9, 10 et 11.
  • Les deux lumières d'admission 12 et 13 sont localisées dans le flasque 1 et les deux lumières d'échappement 14 et 15 dans le flasque 2.
  • Dans la position représentée du rotor, le rouleau 10, en fin de période de motricité, est sur le point d'ouvrir la lumière d'échappement 14, et la face de conduite 16 de sa rainure est sur le point de fermer la lumière d'admission 12 ; le rouleau 9 est sur le point de devenir moteur et la lumière d'admission 12 alimente déjà la chambre de travail en expansion 17 par le canal ouvert 18 prévu dans la face de conduite de sa rainure.
  • Le rouleau 11, appliqué sur la face de poussée 19 de sa rainure est en pleine période de motricité.
  • Tous les autres rouleaux sont entraînés.
  • La courbe statorique 20 est ici un profil Polygon P2.

Claims (7)

1. Moteur volumétrique à rouleaux, apte à fonctionner inversement en pompe ou en compresseur, recevant de l'énergie de n'importe quel type de fluide, comportant essentiellement :
- un stator (1 à 3) constitué d'anneaux statoriques (3) en nombre quelconque k, chacun de ces anneaux (3) présentant intérieurement une surface statorique cylindrique ayant une symétrie axiale d'ordre deux , de croisons étanches séparant le volume intérieur limité par chaque anneau statorique des volumes correspondants limités par les anneaux voisins et de deux flasques jouant le rôle de cloisons d'extrémité,
- un arbre en liaison (5) rotoide avec ce stator (1 à 3), l'axe de cet arbre (5) coïncidant avec l'axe commun des surfaces statoriques,
- des rotors (4) en nombre k calés sur cet arbre (5) et présentant un profil rotorique circulaire, ces k rotors formant avec le stator cloisonné k cellules séparées et chacun d'eux présentant un nombre quelconque nr de rainures (8) identiques, angulairement équidistantes, débouchant à la périphérie du rotor et limitées latéralement par deux faces planes parallèles (16, 19) dites face de conduite (16) et face de poussée (19),
- des rouleaux (9 à 11) guidés dans chacune de ces rainures (8) de manière à pouvoir rester en contact linéique avec la surface statorique correspondante et présentant à l'origine dans leur rainure le jeu minimal permettant leur mouvement relatif,
- deux lumières d'admission (12, 13) et deux lumières d'échappement (14, 15) par cellule, ces lumières situées dans le stator étant éventuellement équipées de clapets, ce moteur étant CARACTERISE en ce que :
- dans chaque cellule, les lumières d'admission sont localisées entièrement à l'intérieur du lieu géométrique des contacts que chaque rouleau (9 à 11) peut avoir dans sa rainure pendant un tour complet du rotor quand ce rouleau se maintient par ailleurs en contact avec la surface statorique,
- dans chaque cellule, les lumières d'échappement (14, 15) sont localisées entièrement à l'extérieur de ce même lieu géométrique,
- dans chaque cellule, une admission (12 ou 13) et un échappement (14 ou 15) successifs dans le sens du mouvement du rotor (4) sont respectivement fermée et ouvert par la face de conduite (16) d'une rainure (8) et par le rouleau correspondant (10),
- dans chaque cellule, chaque lumière d'échappement (telle que 14) est positionnée angulairement de manière que son ouverture se fasse par le rouleau opérant (10) au voisinage de la position de ce rouleau qui correspond à sa sortie maximale,
- dans chaque cellule, chaque lumière d'admission (telle que 12) est positionnée angulairement de manière que sa fermeture et l'ouverture de l'échappement consécutif (14) se fassent simultanément,
- dans chaque cellule, l'ouverture de chaque lumière d'admission (telle que 12) se fait par la face de poussée d'une rainure (8), un canal ouvert (tel que 18) étant prévu dans la face de conduite de cette rainure pour canaliser l'écoulement du fluide vers la chambre de travail en expansion (17),
- lorsque le nombre de rouleaux est un nombre pair nr le moteur est multicellulaire (k≥ 2) et les chambres de travail évoluant dans chaque cellule sont décalées angulairement,
- lorsque le moteur est monocellulaire (k = 1), le nombre de rouleaux est un nombre impair n r**.
2. Moteur volumétrique conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, dans chaque cellule, les lumières d'admission sont localisées dans une cloison et les lumières d'échappement dans l'autre cloison.
3. Moteur volumétrique conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, dans chaque cellule, les lumières d'admission sont dédoublées symétriquement dans les deux cloisons limitant la cellule, et les lumières d'échappement sont localisées dans l'anneau statorique.
4. Moteur volumétrique conforme à la revendication l, caractérisé en ce que chaque lumière d'échappement (telle que 14) est positionnée angulairement de manière que son ouverture se fasse dans chaque cellule, exactement dans la position du rouleau opérant (10) qui correspond à sa sortie maximale.
5. Moteur volumétrique conforme à la revendication 1, recevant de l'énergie d'un fluide gazeux exclusivement, caractérisé en ce que, dans chaque cellule, est prévu un décalage de chaque fin d'admission (12, 13) par rapport au début de l'échappement (14, 15) consécutif, de manière à permettre, dans l'intervalle, une certaine détente du gaz admis.
6. Moteur volumétrique conforme à la revendication 1, dans lequel le nombre de rouleaux guidés par chaque rotor est un nombre pair nr*, caractérisé en ce que les k cellules sont identiques et en ce que les chambres de travail évoluant dans chacune de ces cellules sont décalées successivement, d'une cellule à la suivante, toujours dans le même sens à partir d'une cellule d'extrémité, d'un même angle δ égal à 2π/knr* (k>2).
7. Moteur volumétrique conforme à la revendication 1, dans lequel le nombre de rouleaux guidés par chaque rotor est un nombre impair n **, caractérisé en ce que les k cellules sont identiques et en ce que les chambres de travail évoluant dans chacune de ces cellules sont décalées successivement, d'une cellule à la suivante, toujours dans le même sens à partir d'une cellule d'extrémité, d'un même angle δ égal à π/knr ** (k>2).
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