Machine à piston rotatif et couronne accouplée à la manivelle

Abstract

 Le compresseur comprend une chambre 13, 14 dans laquelle sont disposés une manivelle 3 d'un arbre coaxial 4 d'axe 0₁, un piston rotatif 5 et une couronne d'entraînement 6 du piston placée à l'intérieur de celui-ci.
La couronne 6 est accouplée à la manivelle 3 au moyen d'un tourillon 1 monté dans un alésage d'axe 0₃ de la manivelle 3 et dans une chape 8, 9 solidaire de la couronne 6. L'axe 0₃ est décalé dans le sens de la rotation de l'arbre 4 d'un angle par rapport au point de contact E du piston 5 sur la paroi 10 de la chambre.
Un ressort 30 prend appui sur un sabot 52 solidaire de la couronne 6 et sur la manivelle 3, de façon à ce que la droite d'action du ressort passe par l'axe O₁ et soit perpendiculaire à la droite 25 reliant le centre O₂ du piston et le centre 0₃ du tourillon.

Description

[0001] La présente invention se rapporte aux machines à piston rotatif, notamment à des compresseurs à piston rotatif, comportant une chambre cylindrique, dans laquelle sont disposés une partie excentrique ou manivelle d'un arbre coaxial à ladite chambre, un piston rotatif annulaire pouvant rouler au contact de la paroi de la chambre et une couronne d'entraînement du piston montée avec jeu à l'intérieur de celui-ci, le calage du piston sur son chemin de roulement étant assuré par des moyens élastiques. On connait de telles machines et les problèmes que pose leur réalisation et notamment les tolérances d'usinage et le montage des pièces pour assurer l'étanchéité du piston sur son chemin de roulement, lorsqu'aucun système de rattrapage n'a été prévu. On observe notamment le décollement du piston dans la zone où le point de contact roulant entre le piston et l'alésage de la chambre approche du point mort, c'est à dire de l'orifice de refoulement situé en amont du volet séparant le compartiment haute pression du compartiment basse pression. Pour de grandes vitesses de rotation et faibles pressions de travail, les forces centrifuges prenant naissance dans l'ensemble mobile couronne-piston sont suffisantes pour s'opposer à un tel décollement. Ceci n'est plus le cas, lors de faibles vitesses et des hautes pressions et plusieurs solutions ont été imaginées pour y remédier et pour assurer un calage du piston sur l'alésage de la chambre et retarder son soulèvement.

[0002] Des réalisations, telles que décrites dans les brevets français 2468770 et 2470267, nécessitent un ajustement mécanique du piston sur le stator très délicat, car il ne peut pas permettre un rattrapage de jeux et exige une très grande précision de montage.

[0003] Selon une autre proposition, brevet français 2280808, on retarde seulement le décollement du piston en maintenant l'angle formé entre la droite reliant le centre de la chambre au centre du piston avec la droite reliant ce dernier centre au centre de l'excentrique à une valeur optimale située entre 20° et 40°.

[0004] Selon une autre réalisation, brevet français 1256125, le rotor est constitué par une chemise cylindrique montée librement dans la chambre autour de l'arbre et maintenue en contact avec la paroi de ladite chambre grâce à un dispositif de roulement à montage mobile, qui consiste en un levier calé sur l'arbre et portant à une extrémité un galet et à l'autre extrémité un bras se terminant par un galet, un ressort étant prévu pour écarter le bras du levier.

[0005] Une telle solution, selon laquelle la chemise cylindrique est libre dans le stator, n'est pas exempte d'inconvénients, car la chemise peut répercuter un choc au démarrage dans le volet séparant les compartiments de la chambre. De plus, elle nécessite un calcul très précis des vitesses de rotation admissibles des galets en fonction de la vitesse de rotation maximum du piston, afin de garantir la durée de vie du compresseur. Selon une autre réalisation, brevet français 2275664, le piston roule librement sur un roulement à billes à l'extérieur d'un anneau solidaire de l'excentrique de l'arbre. On tente de remédier au problème de décollement en utilisant le principe de levier à genouillère, en plaçant le centre du piston au centre de l'excentrique ou dans la zone entre le centre de l'excentrique et le centre du piston rotatif à proximité du centre de l'excentrique. Une telle solution est délicate à réaliser, car le moindre déséquilibrage de masses en rotation provoque des vibrations et des oscillations nocives pour les palliers du compresseur.

[0006] Selon une autre réalisation, brevet français 2223570, préconisant le montage du piston rotatif sur une couronne excentrique d'entrainement solidaire de l'excentrique de l'arbre, l'angle que fait la droite reliant l'axe de l'arbre à l'axe de la partie excentrique avec la droite qui relie ce dernier axe à l'axe central de la couronne excentrique est compris entre 70° et 1100, de manière telle que le piston roule en s'appliquant sur la paroi intérieure du carter et que, une fois atteinte une certaine pression de décollement, le piston s'écarte de la paroi du carter. Un tel compresseur ne réalise pas de calage mécanique du piston en fonctionnement, mais seulement un entrainement du piston au moyen de la couronne excentrique.

[0007] La présente invention a pour objet une machine dans laquelle on réalise à la fois un bon entrainement du piston et son calage sur l'alésage de la chambre, tout en empêchant son décollement dans la zone de haute pression, sans que cette réalisation comporte le montage mécanique avec ajustement de l'excentrique ou montage sur roulement à billes directement sur l'excentrique, nécessitant forcément une précision coûteuse au niveau de l'usinage et du montage de la machine.

[0008] Selon l'invention, la machine à piston rotatif, notamment compresseur à piston rotatif, comportant une chambre cylindrique, dans laquelle sont disposés une partie excentrique ou manivelle d'un arbre coaxial à ladite chambre, un piston rotatif annulaire pouvant rouler au contact de la paroi de la chambre et une couronne coaxiale d'entrainement du piston montée à l'intérieur de celui-ci, de façon à pouvoir glisser par rapport au piston, le calage du piston sur son chemin de roulement étant assuré par des moyens élastiques de compensation prenant appui sur la manivelle ou l'arbre et sur l'alésage de la couronne, comportant en outre un volet divisant l'espace libre autour du piston en deux compartiments à volume variable est caractérisée en ce que la couronne est entrainée en rotation au moyen d'un organe d'accouplement de la manivelle et de la couronne, de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe commun.

[0009] On peut imaginer des moyens d'accouplement divers, de préférence l'organe d'accouplement est un tourillon monté dans une chape.

[0010] Selon un mode de réalisation préféré, le tourillon est monté dans un alésage de la manivelle et dans une chape solidaire de la couronne. On peut aussi concevoirune solution inverse, une chape solidaire de la manivelle et un alésage ménagé dans la couronne.

[0011] Le calage du piston sur son chemin de roulement peut être assuré par des moyens élastiques de compensation à ajustage progressif divers.

[0012] Selon une première variante, un ressort est monté transversalement en amont du point de contact du piston et de la paroi de la chambre par rapport au sens de rotation, prenant appui sur la couronne et sur la manivelle, de façon à ce que la droite d'action du ressort passe par l'axe de l'arbre et soit perpendiculaire à la droite reliant le centre du piston et le centre du tourillon. De préférence, le ressort est logé entre un plot de centrage fixé à la couronne et un logement cylindrique avec lamage ménagé dans la manivelle, le fond du logement étant parallèle à la droite reliant les centres du piston et de la manivelle.

[0013] En variante, les moyens élastiques de calage sont constitués par au moins une cale à pente conique sollicitée par un ressort travaillant en compression selon une droite d'action transversale par rapport à l'axe de l'arbre. Selon un mode de réalisation préféré, l'une des faces longitudinales de la manivelle présente deux méplats longitudinaux concaves inclinés par rapport à l'axe de l'arbre et formant avec l'alésage de la couronne un logement, deux cales étant logées aux extrémités dudit logement, chacune présentant une face intérieure en pente d'angle correspondant à celui du méplat incliné, un ressort étant disposé entre les cales. La partie de la couronne sur laquelle prennent appui les cales présente un méplat, tandis que la face extérieure de chaque cale prenant appui présente un profil arrondi. Selon une autre disposition, un logement est disposé entre l'alésage de la couronne et la manivelle présentant une pente du côté de la manivelle qui est inclinée transversalement par rapport à la droite reliant le centre du piston et le centre du tourillon, l'action de la cale logée dans ce logement et sollicitée par un ressort s'exerçant selon une droite transversale par rapport à l'arbre. La cale possède dans ce cas une face longitudinale en pente correspondante àla pente de son logement du côté de la manivelle. D'autres particularités de la machine selon l'invention apparaitront à la lumière de la description de différents modes de réalisation présentés à titre d'exemples et illustrés par les dessins dont

la figure 1 montre une vue en coupe longitudinale selon B-B de la figure 2 du compresseur,

la figure 2 une vue en coupe transversale selon A-A de la figure 1,

la figure 3 une vue en coupe transversale d'une variante de réalisation,

la figure 4 un graphique montrant la variation de la force de réaction Re au point glissant de contact E en fonction de l'angle de la manivelle w que forme la droite 0₁ E et l'axe central 0₁G (J=2,5 mm et α₁=36°)

la figure 5 un graphique montrant la variation de l'angle en fonction du jeu J

la figure 6 un graphique montrant la variation du rendement de compression en fonction de l'angle de calage

la figure 7 un graphique montrant la variation de la force de réaction Re maximale au point de contact glissant E en fonction du jeu J (repère 46 de la courbe figure 4),

la figure 8 un graphique montrant la variation de la force de réaction Re minimale en fonction du jeu J (repère 47 de la courbe figure 4),

la figure 9 le diagramme de forces pour un angle-de manivelle 0<w<w₁, lorsque la force de réaction Re est positive,

la figure 10 le diagramme de forces pour un angle de manivelle w₁, lorsque Re est nul (repère 45 de la figure 4),

la figure 11 le diagramme de forces pour un angle de manivelle w₂, lorsque Re est négatif et à son minimum (repère 47 de la figure 4), avec positionnement du ressort destiné à compenser Re,

la figure 12 une vue en coupe du ressort et de son logement selon C-C de la figure 11,

la figure 13 une vue en coupe transversale schématique montrant l'utilisation de cales de compensation à pente transversale d'une autre variante de compresseur,

la figure 14 une vue fragmentaire selon D-D de la figure 13 d'un détail de montage de cales

la figure 15 une vue en coupe transversale montrant une autre disposition de cale à pente axiale, et

la figure 16 une vue fragmentaire en coupe axiale selon E-E de la figure 15.

[0014] Leconpresseur d'une machine frigorifique selon l'invention représenté aux figures 1 et 2 comprend un corps central de compresseur 2 muni de deux flasques extérieurs avant 11 et arrière 12, traversés par un arbre moteur 4 d'axe 0₁. Le corps 2 renferme une chambre cylindrique coaxiale de l'arbre 4, dont la paroi interne 10 constitue le chemin de roulement du piston.

[0015] A l'intérieur de la chambre cylindrique, l'arbre 4 est rendu solidaire d'un excentrique ou manivelle 3. En outre, un piston rotatif 5 d'axe 0 2 de diamètre inférieur à celui de la chambre est placé à l'intérieur de celle-ci, de façon à pouvoir rouler au contact de la paroi de la chambre, tandis qu'une couronne mobile d'entrainement 6 est montée à l'intérieur du piston 5, de façon à pouvoir glisser par rapport au piston selon la surface de glissement 7.

[0016] La couronne 6 est munie d'une chape 8,9 et l'extrémité de la manivelle 3 d'un alésage 24, de façon à pouvoir accoupler la couronne 6 et la manivelle 3 au moyen d'un tourillon d'axe 0₃ pouvant librement tourner dans l'alésage 24.

[0017] La bielette virtuelle d'entrainement du piston 5 est représentée par la droite reliant le centre de la couronne et du piston 0₂ au centre du tourillon 0₃.

[0018] Le corps du compresseur 2 renferme sous la culasse 34 munie de joint de culasse 37 des organes habituels, tels que conduits d'aspiration et de refoulement, ce dernier muni de deux soupapes 17, des sorties HP 41,42, ainsi qu'un volet de séparation 15 basculant autour de son axe 16 et muni de segments d'étanchéité 54. Le volet 16 sépare l'intérieur du cylindre en chambre de HP 13 et chambre BP 14, le point de contact de l'extrémité du volet et du piston 5 s'effectuant au moyen de la surface d'appui 29 du volet taillée en biseau, dans l'axe central du cylindre au point G.

[0019] L'équipement habituel d'un compresseur comprend un réservoir de lubrifiant 38 avec son bouchon de contrôle de niveau 39. L'arbre moteur 4 repose dans des paliers 43,44, il est muni de joints tournants d'étanchéité 31 et d'une cuillère de barbotage 32 et d'une masselote d'équilibrage 33. Des pieds de centrage 35 équipent les flasques arrière et avant du stator. Des pattes d'araignée 40 servent à lubrifier le palier lisse de la couronne mobile et du piston. L'étanchéité latérale du piston 5 est assurée par des segments circulaires 36.

[0020] Les moyens de calage servant au rattrapage du jeu initial de montage et du jeu d'usure consistent, selon les figures 2 et 3, en un ressort 30 de compensation travaillant en compression, dont l'axe d'action 23 (figure 11) est perpendiculaire à la droite reliant le centre de la couronne 0₂ et le centre du tourillon 0₃. Une des extrémités du ressort 30 prend appui sur un sabot 52 de centrage, solidaire de la couronne 6 et l'autre dans un lamage de centrage 53 présent sur l'arbre moteur 4. Le compresseur de la figure 3 représente une variante de réalisation dans laquelle le piston 5 est monté sur un roulement à aiguilles 22 et le dispositif de compensation comprend une paire de cales à pentes coniques 55 sollicitées par un ressort de blocage 57 d'axe 61, la surface extérieure 60 de la cale 55 de forme arrondie prenant appui sur un sabot de contact 59 solidaire de la couronne (voir figure 14).

[0021] Lorsque le calage du piston 5 sur la paroi 10 de la chambre est assuré au point de contact E par des moyens élastiques de compensation, tels que cales et ressorts (voir figure 9), on peut tracer une droite 01E reliant le centre 0₁ de l'arbre au point E. C'est par rapport à cette droite que l'on définit l'angle de calage α₁, compris entre la droite 0₁E et la droite 0₁0₃ reliant le centre 0₁ de l'arbre au centre du tourillon. L'angle α₁ est donc l'angle dont est décalé, par rapport à la droite 01E dans le sens de la rotation de l'arbre, l'axe du tourillon 0₃.

[0022] La valeur de cet angle doit être judicieusement choisie. En effet, l'angle α₁ est lié mathématiquement à la valeur du jeu J entre le piston et la paroi de la chambre. Ce jeu J est calculé et mesuré lorsque, les effets produits par des moyens élastiques de compensation étant annulés, l'axe du piston 0₂ se situe dans l'alignement des axes 0, et 0₃ de l'arbre et du tourillon, sur la droite d'alignement de ces axes. Ce jeu peut

[0023] être observé, lorsqu'on fait pivoter la manivelle autour de l'axe 0₃ pour amener le centre du piston 0₂ sur la droite 0₁0₃.

[0024] Le graphique de la figure 5 représente une courbe 48 donnant la variation du jeu J en 10^-1 mm en fonction de l'angle α₁ en radians. On voit, que la variation est presque linéaire pour des valeurs de J supérieures à 1 mm. Les valeurs de J et de α₁ sont liées mathématiquement et peuvent être calculées pour des dimensions données de la chambre, du bras de manivelle et autres paramètres de la construction.

[0025] La figure 4 représente, pour un jeu de 2,5 mm correspondant à un angle Ux d'environ 36°, une variation de la force de réaction Re exprimée en décanewton au point de contact glissant E du piston sur la paroi de la chambre en fonction de l'angle de manivelle w en radians, c'est à dire la position angulaire instantannée de la droite 0₁E.

[0026] Cette courbe montre un point d'équilibre 45 pour une valeur d'angle de manivelle w₁ auquel correspond le diagramme de forces de la figure 10, où la force de réaction Re au point de contact E est nulle. La courbe présente un maximum en 46 correspondant à une valeur de l'angle de manivelle w situé entre 0° et w₁ pour lequel la force de réaction Re au point de contact E est maximale.

[0027] En dépassant l'angle w₁, la direction d'application de la force Re s'inverse et le piston a tendance au décollement du chemin de roulement. Cette force de réaction Re négative présente en 47 un minimum dont l'effet doit être combattu par l'utilisation des moyens élastiques de compensation, tels que ressorts ou combinaison de cales et de ressorts (voir le diagramme de forces, figure 11).

[0028] La figure 6 présente une courbe 49 de variations du rendement de compression en pourcents en fonction de l'angle de calage α₁ en radians. Il en résulte, que la partie ascendante de la courbe correspond aux faibles valeurs de α₁ sur lesquelles devrait théoriquement se porter le choix. Toutefois, la force de réaction Re, dont les variations en fonction de l'angle de manivelle w sont représentées à la figure 4, peut atteindre des valeurs prohibitives incompatibles avec les efforts tolérables que l'on peut imposer aux matériaux en raison de leur résistance à la rupture et à l'usure rapide. Pour des valeurs de légales ou inférieures à 20°, la réaction sur l'arbre moteur est trop forte et à la suite de l'augmentation des efforts mécaniques le rendement diminue. Plus α₁ est petit, plus importantes sont les forces s'exerçant sur le piston et le tourillon et qui engendrent des pertes d'énergie par transformation en chaleur de friction.

[0029] On a représenté aux figures 7 et 8 les courbes 50 et 51 montrant les variations des forces Re exprimées en décanewton en fonction de la valeur du jeu J en 10^-1 mm, correspondant respectivement à la force de réaction maximale au point de contact E (point 46 de la courbe selon la figure 4) et à la force de réaction négative maximale (point 47 de la même courbe). On voit, que la force de réaction Re positive diminue, quand le jeu J augmente. Cete force tend vers l'infini pour un jeu nul, ce qui orienterait le constructeur vers un jeu le plus grand possible. La force Re pour un angle w₂ (figure 4) devenant de plus en plus négative selon la figure 8, on aurait tendance à choisir, au contraire, une valeur de J la plus faible possible.

[0030] On s'aperçoit que l'écart entre Re positif et Re négatif diminue avec le jeu et atteint un palier pour un jeu d'environ 10 mm. Le choix de J détermine la valeur de l'angle α₁, puisque l'angle «4 varie presque li- néairement en fonction du jeu J pour des valeurs de J supérieures à 1 mm (voir figure 5).

[0031] En pratique, pour déterminer le jeu J ou l'angle α₁, on choisit sur la figure 5 une plage des angles α₁ correspondant au rendement souhaité. Pour des raisons de résistance des matériaux mentionnées précédemment, on choisirai supérieur à 20°, ou mieux, supérieur à 30°. Pour connaitre les forces réactives positives et négatives auxquelles seront soumis les matériaux, on tracera des diagrammes des efforts, selon la figure 4 pour chacune des valeurs choisies de l'angle α₁. On tiendra compte, d'une part, de la valeur maximum de la force réactive Re positive à laquelle pourront être exposés les matériaux et, d'autre part, de la valeur maximum de la force Re négative, car plus elle est importante, plus importants devront être les moyens élastiques de compensation à utiliser avec un seuil limite qui représente les possibilités extrêmes de compensation par emploi de ressorts en raison de leur résistance mécanique. Ainsi, on choisira la courbe où la valeur Re positive et la valeur Re négative sont acceptables pour des raisons mentionnées.

[0032] Aux figures 9,10 et 11 sont représentés les diagrammes de forces pour différents angles de manivelle w s'exerçant dans un compresseur, où l'angle de calage α₁ est de 32°64' et le jeu de 5 mm. Ces diagrammes correspondent, respectivement, en ce qui concerne la figure 9, à un angle de manivelle w quelconque situé entre 0° et w₁ (figure 4), c'est à dire où la force Re est positive, en ce qui concerne la figure 10, à un angle d'équilibre w₁(point 45, figure 4) juste avant le décollement du piston de son chemin de roulement et, en ce qui concerne la figure 11, à un angle situé entre w₁ et w₂ (point 47, figure 4) dans la zone de décollement où la force Re négative est maximum. Selon ces figures,

[0033] Rc représente le cercle décrit par le rayon du cylindre Rc ayant pour centre 0₁,

[0034] Rp le cercle décrit par le rayon du piston Rp ayant pour centre 0₂, Rf le cercle décrit par le centre du tourillon 0₃,

[0035] Rcp le cercle décrit par le centre du piston 0₂, et R la portion du cercle décrit par le centre du piston 0₂ pivotant autour du centre du tourillon 0₃.

[0036] Dans le cas de la figure 9, le piston est en équilibre pour un angle de manivelle w compris entre 0° et w₁ (figure 4). Il est soumis à un couple résultant de la force PPc positive qui représente la force de pression régnant dans la chambre HP et passant par le centre du piston 02. La lettre a désigne le bras du levier qui permet de calculer le couple agissant sur l'axe 0₃ du tourillon et qui maintient le piston appliqué sur son chemin de roulement pour une rotation du vilebrequin correspondant à un angle de 0° à w₁ en radians.

[0037] La figure 10 représente le piston en équilibre pour un angle w égal à w₁ c'est à dire juste avant le décollement du piston.

[0038] La figure 11 représente un diagramme de forces pour un angle w compris entre w₁ et w₂₃ c'est à dire dans la zone de décollement. Après avoir franchi l'angle w₁, la force Re devient négative et atteint son maximum pour un angle w₂. Cette force s'exerce par l'intermédiaire du bras de levier b et forme un couple tendant à décoller le piston de son point de contact E avec le cylindre. Pour éviter le décollement du piston, l'effet de la force négative Re est compensé par l'action d'un ou de plusieurs ressorts 30 (figures 11 et 12), dont le couple FR x 0₁0₃cos α₃ est égal au couple Re x b.

[0039] La face d'appui 62 du ressort 30 sur la couronne est parallèle à la droite 25 reliant les centres du piston 0₂ et du tourillon 0₃ et sa droite d'action 23 passant par le centre 0₁ de l'arbre est perpendiculaire à la droite 25.

[0040] Le calcul de la force du ressort doit tenir compte de plusieurs facteurs, tels que la pression de travail dans la chambre HP et des dimensions de la chambre et du piston.

[0041] Le ressort 30 est disposé en amont du point de contact E par rapport au sens du roulement du piston (figure 2), son axe 67 passe par l'axe 0₁ de l'arbre et est perpendiculaire à la droite 25. Il est logé entre un plot de centrage 65 fixé à la couronne et un logement cylindrique avec lamage 64 ménagé dans la manivelle et dont le fond 66 est parallèle à la droite 25 (figure 12).

[0042] Le dispositif utilisant un ou plusieurs ressorts pour maintenir le piston appliqué sur son chemin de roulement et compenser la force Re négative représente une première solution de calage du piston. D'autres moyens de compensation et de calage consistent à utiliser des cales à pentes coniques sollicitées par un ou plusieurs ressorts et permettent un ajustage progressif de calage.

[0043] Selon la forme de réalisation représentée aux figures 13 et 14, entre la manivelle 3 et la couronne 6 est ménagé un logement concave formé par deux méplats longitudinaux inclinés 58 pour loger une paire de cales 55 à pentes coniques 58 de sens opposé. A cette fin, le bloc de la manivelle présente à l'endroit du logement deux pentes, l'angle d'orientation de chacune correspondant à la pente de la cale qui s'y trouve logée. Les pen- tes coniques du logement et des cales sont inclinées à angle α4 par rapport à l'axe 0₁ de l'arbre 4. Aux deux extrémités transversales du logement sont logées les cales 55. Les faces de cales opposées aux faces à pente d'angle α₄ et prenant appui sur un méplat 62 ou sabot que présente la couronne 6 à cet endroit sont convexes et arrondies, de façon à ce que les cales prennent appui sur leurs sabots selon une génératrice désignée par K. Le plan de symétrie 63 longitudinal de cales passe par le centre 0₁. Les deux cales 55 sont sollicitées en sens inverse par un ressort 57 travaillant à la compression dont l'axe de centrage 61 est logé aux deux extrémités dans les cales. La poussée des cales 55 exercée contre le sabot 62 de la couronne est perpendiculaire à la droite reliant l'axe du piston 0₂ et l'axe du tourillon 0₃.

[0044] Une autre forme de réalisation de cales est représentée aux figures 15 et 16. Au lieu d'être orientée à angle α₄ par rapport à l'axe O₁ de l'arbre 4, la pente 71 de la cale 70 est inclinée transversalement par rapport à l'axe 0₁ et notamment d'un angle α₅ par rapport à la droite reliant le centre 0₃ du tourillon et le centre 0₂ du piston. A cette fin, le logement ménagé pour la cale est compris entre le méplat longitudinal 71 de la manivelle 3 et le méplat 72 que présente l'alésage de la couronne 6. La cale 70, dont une face longitudinale est en pente d'angle α₅, est percée sur une face latérale des deux logements borgnes 73 pour loger les extrémités des deux ressorts 74 travaillant à la compression, dont les extrémités opposées sont retenues par des plots de centrage 75 placés sur un méplat de la couronne 6.

[0045] L'action de cales s'exerce selon une droite transversale par rapport à l'axe de l'arbre 4 et a pour effet de repousser la couronne 6 de la manivelle en direction perpendiculaire à ladite droite.

[0046] L'application présentée de la machine selon l'invention dans le domaine de compresseurs n'exclut nullement d'autres applications selon le principe exposé, telles que dans les domaines de moteurs à explosion, de pompes à vide, de récupérateurs d'énergie ou de freins pneumatiques ou hydrauliques.

Revendications

1. Machine à piston rotatif, notamment compresseur à piston rotatif, comprenant une chambre cylindrique (13,14), dans laquelle sont disposés une partie excentrique ou manivelle (3) d'un arbre (4) d'axe 0₁ coaxial à ladite chambre, un piston annulaire rotatif (5) pouvant rouler au contact de la paroi (10) de la chambre et une couronne d'entrainement (6) du piston (5) montée à.l'intérieur de celui-ci, de façon à pouvoir glisser par rapport au piston, le calage du piston sur son chemin de roulement étant assuré par des moyens élastiques de compensation (11,12,30,31) prenant appui sur la manivelle ou sur l'arbre et sur l'alésage de la couronne (6), la machine comportant en outre un volet (15) divisant l'espace libre autour du piston en deux compartiments (13,14) à volume variable, caractérisée en ce que la couronne (6) est entrainée en rotation au moyen d'un organe d'accouplement (1) de la manivelle (3) et de la couronne (6), de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe commun.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'accouplement est un tourillon monté dans une chape.

3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le tourillon (1) est monté dans un alésage (24) d'axe '0₃ de la manivelle (3) et dans une chape (8,9) solidaire de la couronne (6).

4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, lorsque le calage du piston (5) sur la paroi (10) de la chambre est assuré au point de contact E par des moyens élastiques de compensation, l'axe 0₃ du tourillon (1) est décalé dans le sens de la rotation de l'arbre (4) d'un angle α₁ par rapport à ce point de contact E, l'angle α₁ étant l'angle que fait la droite reliant l'axe 0₁ de l'arbre (4) au point E et la droite reliant l'axe 0₁ de l'arbre à l'axe 0₃ du tourillon (1).

5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que la valeur de l'angle α₁ est choisie en fonction du jeu J, qui est défini comme étant le jeu entre le piston et la paroi de la chambre mesuré lorsque, en absence des effets produits par les moyens élastiques de compensation, l'axe du piston 0₂ se situe dans l'alignement des axes 0₁ de l'arbre et 0₃ du tourillon, sur la droite d'alignement de ces axes.

6. Machine selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que, les valeurs de α₁ et de J étant mathématiquement liées et pour éviter de soumettre les matériaux aux efforts mécaniques trop importants, on choisit en fonction de la pression de travail, de la vitesse de rotation et des côtes du piston et de la chambre, un angle u4 supérieur à l'angle de 20°, auquel correspond un jeu J d'environ 1 mm.

7. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens élastiques de calage sont constitués par au moins un ressort (30) monté transversalement en amont du point de contact E par rapport au sens de rotation du piston, prenant appui, d'une part, sur la manivelle (3) et, d'autre part, sur la couronne (6), de façon à ce que la droite d'action du ressort passe par l'axe 0₁ de l'arbre et soit perpendiculaire à la droite (25) reliant le centre 0₂ du piston et le centre 0₃ du tourillon.

8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la face d'appui (62) du ressort sur la couronne est parallèle à la droite (25) reliant le centre 0₂ du piston et le centre 0₃ du tourillon.

9. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le ressort (30) est logé entre un plot de centrage (65) fixé à la couronne et un logement cylindrique avec lamage (64) ménagé dans la manivelle, dont le fond (66) est parallèle à la droite (25) reliant 0₂ et 0₃.

10. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens élastiques de calage sont constitués par au moins une cale à pente conique sollicitée par un ressort travaillant à la compression selon une droite d'action transversale par rapport à l'axe 0 de l'arbre (4), la cale étant logée dans un logement entre la manivelle et la couronne, dont une paroi présente une pente conique.

11. Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'une des faces longitudinales de la manivelle présente deux méplats longitudinaux (58) concaves inclinés à angle α₄ par rapport à l'axe 0₁ de l'arbre et formant avec l'alésage de la couronne (6) un logement, deux cales (55) étant logées aux deux extrémités transversales dudit logement, chacune présentant une face intérieure en pente d'angle α₄ correspondant à celui du méplat incliné (58), un ressort (57) travaillant en compression étant disposé entre les cales (55).

12. Machine selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que la partie de la couronne sur laquelle prennent appui les cales présente un méplat (62) constituant sabot, tandis que la face extérieure de chaque cale prenant appui sur ledit sabot présente un arrondi.

13. Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que entre l'alésage de la couronne et la manivelle est disposé un logement pour une cale (70) à face longitudinale en pente, la pente (71) du logement du côté de la manivelle étant inclinée transversalement d'un angle α₅ par rapport à la droite reliant le centre 0₂ du piston et le centre 0₃ du tourillon, l'action de la cale (70) sollicitée par au moins un ressort (74) s'exerçant selon une droite transversale par rapport a l'arbre (4).

14. Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'une face latérale de la cale (70) est percée d'au moins un logement borgne (73) dans lequel est logée une extrémité du ressort'(74), l'autre extrémité du ressort prenant appui sur un plot de centrage (75) solidaire d'un méplat (72) de la couronne (6).

Dessins