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La presente invention concerne une machine,volume-
tri~ue a pistons rotatifs pour comprimer. ou detendre un fluide
gazeux, comprenant au moins deu~.broches helico;dales qui en-
grènent ensemble et montees sur deux arbres parallèles, la
section transversale de la rainure helico;dale allant en dimi-
nuant ou en augmentant, lesdites broches etant disposees dans
un carter muni d'au moins une admission et d'au moins une sor-
tie.
On trouve sur le marche,des compresseurs a vis. Ces
derniers comprennent deux corps cylindriques a pas de vis op-
poses, de pas et de section`transversale constants. ~ chaque .
tour, un volume determine d'air est enferme aux points de con-
tact des deux broches et convoye de l'admission vers la sor-
tie.
Avec de grandes differences de pression entre l'ad-
mission et la sortie, l'air qui entre vient subitement en con-
tact avec l'air a haute pression de la sortie, de sorte que
ces ~ompresseurs,ont un faible rer~dement et sont bruyants.
Dans le brevet allemand 1'553'214, il est fait men-
tion du brevet britannique 890'507 qui concerne une pompe à
broche hélicoïdale, dont le debit est rëglable à nombre de
tou.rs constant. Ce probleme a ete resolu en faisant varier en
continu la largeur des rainures helicoidales des broches et
en les recouvrant d'une enveloppe mobile munie d'un pas de
vis .
Cette pompe,peut eyalement comprendre deux broches
hélicoldales jumelees et le carter peut presenter une unique
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admission et deu~ sorties ou deux admissions et une sortie
unique.
30En faisant varier de maniare continue la section
transversale de la rainllre helicoïdale, les volumes d'air en-
fermes entre les spires varient constamment, de sorte que le
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fluide est comprimé ou détendu a la valeur fina~Le désiree. Ce-
pendant, il est très difficile et coûteux d'usiner de telles
broches, afin de leur donner la précision nécessaire. De pe-
tites imprécisions font que llétanchéité est compromise.
ha présente invention a pour but de fournir une
machine ~olumétrique à pistons rotatifs, dont la section trans-
versal~ de la rainure helico~dale varie sur toute la longueur
de la broche, mais qui ne'requiert pas une haute precision
d'usinage comme indiqué ci-dessus.
Conformément a ce but, il est revendiqué une machine
volumétrique à pistons rotatifs pour comp~imer ou détendre un
fluide gazeux, comprenant au moins deux broches hélico;dales qui
engrènent ensemble et montées sur deux arbres parallèles, la
section transversale de la rainure hélicoldale allant en dimi-
nuant ou en augmentant, lesd1tes broches étant disposees dans
un carter muni d'au moins une admission et d'au moins une sortie,
caracterisee par le fait que les broches presentent au moins
une rainure hélicoldale qui forme, vue selon l'hélice, des
surfaces étagées qui s'étendent à angle droit par rapport aux
axes des broches et qui forment des decoupures qui se suivent,
une nervure helicoldale de la contre-broche s'engageant dans
ladite rainure, dans le plan determiné par les axes des deux
broches, pour enfermer un volume déterminé de fluide gazeux,
pour que, lors de la rotation des broches, la nervure hélico~dale déplace le
fluide de l'admission vers la sortie en faisant varier son
volume et en produisant la différence de pression requise, et
par le fait que Ies broches ont, en sec-tion -transversale, la
form~ d'une surface circulaixe presentant au moins une decou-
pure en forme d'omega.
Les dessins annexés illustrent, à titre d'exempler
une forme de réalisation conforme à llinvention.
~'
-- 3 --
.
,
~ a fig. 1 est une coupe dans un plan passant par
les axes des broches d'une machine volum~txique ~ pistons Xo-
~ratifs,
la fig. 2 est une coupe suivant 1~ ligne II-II de
la fig. 1,
la fig. 3 est une coupe transversale des broches
.,
de la fig. 2~ a plus grande échelle, et
~ la fig~ 4 est une coupe suîvant la ligne IV-IV de
la fig. 1.
La machine volumetrique ~ pistons rotatifs suivant
la fig. 1 peut être utilieée comme compresseur pour comprimer
un fluide gazeux ou comme moteur pour détendre ledit ~luide.
Elle comprend deux broches jumelées la, lb; 2a, 2b disposées
suivant des axes parallales, bxoches qui sont munies de pas de
vis et qui tournent en engrenant mutuellement. Les deux broches
jumelées la, lb; 2a, 2b se terminent, à une de leurs extrémités,
par des tourillons 3 et, ~ leurs autres extrémi.tés, par des arbres
d'entralnement 4. Les tourillons 3 ~t les arbres d'entralnement
4 tournent dans de.s roulements à billes 5 montés dans les
flasques 6 d'un carter 7. Les deux arbres d'entra~nement 4
sont munis de roues dentées droites 8 qui en .~ ~
.. _ . _ _ _ _ . . . .. . .. ~ .
_ _ . . . . . .. . ... . ....
grènent entre elles. Chaque demi-broche jumelée la, lb; 2a, 2b
présente, dans sa circonférence, une rainure h~lico'idale 9
qui, à partir de l'ex-trémité extérieure de la broche, diminue
en largeur et en profondeur vers le centre.
Une nervure hélicoïdale 10, de forme complémentaire,
s'engage dans la rainure hélico'idale 9 de la contre-broche, de
sorte que le volume de fluide gazeux qui remplit chaque pas de
vis des deux moitiés aes broches jumelées la, lb; 2a, 2b est
enfermé, dans le plan déterminé par les axes des bxoches, en-
tre la face interne du carter 7 et la nervure 10 de la contre-
broche au point de contact.
Le diamatre extérieur des broches jumelées lab, 2ab
décroit en forme de cône vers le centre de la machine, tandis
que le diamatre du noyau augmente coniquement vers le centre.
C'est la raison pour laquelle le carter 7 est fait en deux
parties et est muni de brides longitudinales 11.
5i les deux broches jumelées lab, 2ab de la fig. 1
se meuvent, vues de dessus, l'une vers l'autre, la machine
fonctionne comme compresseur. Le fluide gazeux arrive par des
canaux 12 prévus dans les flasques 6, est chassé dans les
rainures hélico~dales 9 des broches jumelées lab, 2ab jusque
dans une rainure médiane 13 et parvlent, grâce à un évidement
14 pratiqué dans le carter 7, dans des canaux 15, d'où il
s'échappe vers l'extérieur. Etant donné que la section trans-
versale de la rainure hélico~dale 9 des broches jumelées lab,
2ab diminue vers le centre, les volumes de fluide gazeux en-
fermés entre les spires diminuent, de sorte que la pression et
la densite du fluide augmentent. Pour empêcher un retour du
fluide dans la section transversale qui varie, la première
spire ~ l'admission et la derniere spire à la sortie ont des
sections transversales constantes. Les forces axiales engen-
drées sur les broches par la différence de pression entre
_ a~ --
l'admission et la sortie du fluide sont compensées par les
broches jumelées lab, 2ab, de sorte que les roulements à bil-
les 5 ne sont sollicités que radialement. La machine décri-te
peut être utilisée comme pompe à vide lorsqu'on la fait tour-
ner ~ans le meme sens pour produire une dépression dans les
canaux 12. Le fluide raréfié est comprimé jusqu'à la pression
atmosphérique et quitte la machine par les canaux 15.
Si un fluide gazeux est envoyé sous pression par les
canaux 15, ce dernier peut se détendre dans les rainures hé-
licoidales 9 vers les canaux 12, de sorte que la machine fonc-
tionne comme moteurO Les broches jumelees lab, 2ab tournent
alors, vues de dessus, dans des sens opposés.
; La rainure hélico'idale 9 est limitée, dans sa lar-
geur, par des surfaces planes 16, perpendiculaires a l'axe de
la broche, surfaces qui, vues les unes après les autres selon
l'hélice, sont coupées par des gradins 17. De ce fait, la rai-
nure 9 se présente sous forme de ressauts parallèles, décales
latéralement.
; I,a section transversale des broches la, lb; 2a, 2b
est une surface circulaire présentant au moins une découpure
1~ ayant la forme d'un oméga (fig. 2 et 3). ~vec une vis a pas
simple (fig. l, 2 et 3), la surface circulaire ne présente
qu'une unique découpure 18 qui s'étend vers l'extérieur sur la
demi-circonférence de la surface circulaire et est limitée ra-
dialement vers L'intérieur par un demi-arc de cercle concen-
trique 19. Les extrémités de l'arc l9 sont reliées aux extré-
mités de l'arc extérieur du disque 21 et constituent des coins
22 avec ce dernier. Si la broche présente, par exemple, une
vis ~ trois pas, les trois découpures 1~ en forme d'omega sont
reparties regulierement sur la circonférence de la surface du
cercle, chaque découpure s'étendant sur un sixiame de la cir~
conference de la surface du cercleO
~L~.Z~
La machine volumétrique de la fig. 2 a une forme
circulaire en coupe transversale. Pour economiser de la ma~
tiare et en re~uire le poids, on a prevu des trous circulai-
res 23 et les deux flasques 6 sont fixés sur le carter 7 par
des tirants qui passent dans des percages 24.
La machine peut avoir des broches jumelees lab, 2ab,
dont les diamètres extérieurs augmentent coniquement vers le
centre de la machine et dont les diametres du noyau diminuent
vers ledit centre.
De pref~rence, les broches jumelees presentent un
diametre exterieur ~onstant, ce qui permet de construire le
carter 7 d'une piece et de l'usiner avec des alesages cylin-
driques.
Les broches la, lb; 2a, 2b peuvent être montees sur
des arbres distincts sur lesquels sont eniles des disques
presses les uns contre les autres, lesdits disques etant mu-
nis de decoupures 18 en ~orme d'omega. Ces disques sont deca-
les les uns par rapport aux autres de manière que leurs de-
coupures 18 forment ensemble la rainure hélico~dale 9. Ces
disques sont visibles dans la partie droite des broches jume-
lees la, 2a de la ~i~. 1.
Dans la ig. 3, les courbes 20 des deux broches ju-
melees lab, 2ab limitent une aire 25. Un coin 22 de chaque
broche la, lb prend appui~ par une de ses extremites, sur le
demi-arc de cercle 19 de l'autre broche 2a, 2b. Si les coins
22 se déplacent de l'arête superieure 26 du carter vers l'are-
te inferieure 27 dudit carter, ils se meuvent sur les courbes
20, d'abord de l'exterieur vers l'interieur, vers les extremi-
tes des demi-arcs de cercle 19. De ce fait, l'aire 25 se forme
et lorsque les coins se deplacent vers l'exterieur à partir
des extremites du demi-arc de cercle 19, l'aire 25 disparait.
Cette aire 25 est relativement petite et reste, durant sa for-
mation et sa diminution, ouverte vexs la rainure 9. Les coins22 de la surface transversale des broches (fig. 3) correspon-
dent aux arêtes des gradins 17 (fig. 1) et forment une double
arête ~tanche.
La machine décrite est de construction simple et ne
comprend que des pièces fixes et mobiles de petits diamètres,
de sorte que son nombre de tours peut être très élevé~ Grâc~
à un jeu tres étroit, on obtient une excellente étanchéité,
sans frottements.
