FR2711740A1 - Multiple-rotor gas intake system - Google Patents

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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/20—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with dissimilar tooth forms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
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Abstract

The invention relates to a device making it possible to draw in air or other gases and deliver them without energy losses due to stirring, compression or unprofitable depression. It consists of a central rotor having four cavities allowing accurate passage of the engaging tooth-type partitions of the two lateral rotors, the diameter of which is half that of the central rotor. The air is drawn in, locked between the two partitions then delivered. In the bottom of the cavities there are ducts corresponding to a fixed drain which allow the air trapped by the partition in the cavity during rotation to be evacuated. This device is advantageously intended to replace noisy turbines (fans) with limited depression in household and industrial vacuum cleaners.

Description

La présente invention concerne un dispositif d'aspiration d'air ou d'autres gaz, refoulant simplement celui-ci à sa sortie sans compression. The present invention relates to a device for sucking in air or other gases, simply discharging it at its outlet without compression.

Actuellement, suivant les applications, la technologie offre un grand éventail de dispositifs allant des pompes à vide aux compresseurs, en passant par toutes les catégories de turbines bruyantes. Certains sont adaptés pour obtenir en amont une dépression importante avec les contraintes de conception et de réalisation que cela suppose d'autres inversement, cherchent à obtenir en aval un maximum de compression. Currently, depending on the applications, the technology offers a wide range of devices ranging from vacuum pumps to compressors, including all categories of noisy turbines. Some are adapted to obtain a significant depression upstream with the design and production constraints that this supposes, conversely, seek to obtain maximum compression downstream.

Le dispositif présenté se veut simple de conception de réalisation et de fonctionnement donc économe en énergie. C'est pourquoi, il cherche à minimiser les pertes d'énergie par compression ou dépression sans intérêt ou par simple brassage d'air bruyant et inutile. The device presented is intended to be simple in terms of design and operation and therefore energy efficient. This is why, it seeks to minimize the energy losses by compression or vacuum without interest or by simple mixing of noisy and useless air.

Le dispositif objet de la présente invention bloque un certain volume d'air ou de gaz quelle que soit sa pression ou sa dépression et le transfert sans fuite vers son refoulement aval. Le débit d'air transféré est directement proportionnel aux dimensions du dispositif et à sa vitesse de rotation. Ce système d'aspiration est composé dans la version présentée, d'un rotor cylindrique central (1) et de deux rotors latéraux (2) de demi diamètre donc tournant deux fois plus vite. Ces trois rotors sont enfermés dans un carter (3) s'ouvrant dans le plan des axes. Cet ensemble comporte pratiquement 3 plans de symétrie. The device which is the subject of the present invention blocks a certain volume of air or gas whatever its pressure or its depression and the transfer without leakage to its downstream discharge. The air flow transferred is directly proportional to the dimensions of the device and its speed of rotation. This suction system is composed in the version presented, of a central cylindrical rotor (1) and two lateral rotors (2) of half diameter therefore rotating twice as fast. These three rotors are enclosed in a casing (3) opening in the plane of the axes. This set has practically 3 planes of symmetry.

La figure 1 présente une coupe de l'ensemble du dispositif permettant de voir les trois rotors townant les uns contre les autres sans frottement ni glissement du fait du rapport des diamètres. Elle permet également de voir les profils particuliers des cloisons (5) des rotors latéraux (2) type dents d'engrenage et des cavités (4) du rotor central (1). Figure 1 shows a section of the entire device to see the three rotors townant against each other without friction or sliding due to the ratio of diameters. It also makes it possible to see the particular profiles of the partitions (5) of the side rotors (2) of the gear teeth type and of the cavities (4) of the central rotor (1).

La figure 2 présente une vue du dispositif en coupe, suivant le plan des axes des rotors avec le rotor central (1) en place . La figure 3 représente la même chose mais avec les rotors latéraux (2) en place. Figure 2 shows a view of the device in section along the plane of the axes of the rotors with the central rotor (1) in place. Figure 3 shows the same thing but with the side rotors (2) in place.

La figures 4 et 5 représentent des vues en perspective de rotor latéral et central
En référence à ces dessins, le dispositif présenté figure 1 comporte donc 3 rotors:
Le rotor cylindrique central (1) possède quatre cavités (4) usinées sw toute la longuew de celuici. Leur profil particulier correspond exactement au passage de la pointe des cloisons (5) (type dent d'engrenage) des rotors latéraux (2). Au fond de ces cavités (4) se trouvent une série de canaux (9) usinés en direction de l'axe sur la partie 'avant suivant la rotation, de ces cavités. Ces canaux (9) permettent à l'air, emprisonne dans ces cavités
(4) lors de la pénétration des doisons des rotors latéraux, de s'évacuer sans effort par le drain fixe (10) usiné comme une rainure sur l'axe central fixe (8) solidaire du carter
(3); I'évacuation de ce drain fixe (10) se faisant du côté où celui-ci est fixé au carter (3).Figures 4 and 5 show perspective views of lateral and central rotor
With reference to these drawings, the device presented in FIG. 1 therefore comprises 3 rotors:
The central cylindrical rotor (1) has four cavities (4) machined sw all the longw of it. Their particular profile corresponds exactly to the passage of the point of the partitions (5) (gear tooth type) of the lateral rotors (2). At the bottom of these cavities (4) are a series of channels (9) machined in the direction of the axis on the 'front part according to the rotation, of these cavities. These channels (9) allow air to trap in these cavities
(4) during penetration of the side rotor guts, to be evacuated effortlessly by the fixed drain (10) machined like a groove on the fixed central axis (8) integral with the casing
(3); The evacuation of this fixed drain (10) being on the side where it is fixed to the casing (3).

II est à noter que cet axe fixe (8) ne traverse pas toute la longueur du rotor central puisque de l'autre côté, ce rotor possède son axe de rotation (13) entrain8 par le moteur.  It should be noted that this fixed axis (8) does not cross the entire length of the central rotor since, on the other side, this rotor has its axis of rotation (13) driven by the motor.

On distingue sur ce même dessin que les canaux du fond (9) des 4 cavités passent en face des rainures centrales fixes (10) servant de drain lorsque la cloison (5) pénètre dans la cavité. Du fait de la rotation cette communication se referme à partir du moment ou la cloison a pénétré au maximum dans cette cavité. Ainsi, lorsqu'elle poursuit sa rotation, c'est un volume vide d'air qu'elle offre à la dépression de l'ouverture (6) du carter (3) (côté aspiration). L'air bloqué entre les deux cloisons est donc entièrement refoulé sans compression par les sorties refoulement (7) ou par le drain (10) du coté opposé à l'arbre d'entrainement (13) sans retour possible.We can see in this same drawing that the bottom channels (9) of the 4 cavities pass in front of the fixed central grooves (10) serving as a drain when the partition (5) enters the cavity. Due to the rotation, this communication closes from the moment when the partition has penetrated as much as possible into this cavity. Thus, when it continues its rotation, it provides an empty volume of air to the depression of the opening (6) of the casing (3) (suction side). The air blocked between the two partitions is therefore fully discharged without compression by the discharge outlets (7) or by the drain (10) on the side opposite the drive shaft (13) without possible return.

On note sur cette même figure les disques d'engrenage de synchronisation (12) des trois rotors imposant une rotation précise deux fois plus rapide pour les rotors latéraux (2).This same figure shows the synchronization gear discs (12) of the three rotors imposing a precise rotation twice as fast for the lateral rotors (2).

Cette synchronisation précise évite les risques d'accrochage des cloisons à rentre des cavités du rotor central. De plus, une courroie peut relier entre eux sans problème les deux rotors latéraux qui ont d'ailleurs le même sens de rotation.This precise synchronization avoids the risks of catching partitions at the center of the cavities of the central rotor. In addition, a belt can easily connect the two lateral rotors which have the same direction of rotation.

Les rotors latéraux (2) sont évidemment de même longueur que le rotor central (1) mais ils comportent à leurs extrémités une flaque (11) de diamètre légèrement supérieur au diamètre des 2 cloisons (5). Ces flasques sont destinées à éviter les problèmes d'étanchéité latérale des cloisons en rotation, le problème étant plus simple à résoudre sur la périphérie de ces flasques.The lateral rotors (2) are obviously the same length as the central rotor (1) but they have at their ends a puddle (11) of diameter slightly greater than the diameter of the 2 partitions (5). These flanges are intended to avoid the problems of lateral sealing of the rotating partitions, the problem being simpler to solve on the periphery of these flanges.

Le profil de ces cloisons (5) correspond exactement au passage des bords des cavités (4).The profile of these partitions (5) corresponds exactly to the passage of the edges of the cavities (4).

Ce profil offre ainsi 3 points d'étanchéité 1) le bord avant (suivant la rotation) de la cavité contre la partie avant de la cloison qui la pénètre, 2) la pointe de la cloison contre la cavité, 3) le bord arrière de la cavité sur la partie arrière de la cloison.This profile thus offers 3 sealing points 1) the front edge (according to the rotation) of the cavity against the front part of the partition which penetrates it, 2) the point of the partition against the cavity, 3) the rear edge of the cavity on the rear part of the partition.

Les cloisons (5) peuvent avoir une tète un peu élargie de quelques degrés, ce qui lui confère une deuxième pointe, laquelle, de la même manière, permet d'offrir un point d'étanchéité supplémentaire. The partitions (5) may have a slightly enlarged head of a few degrees, which gives it a second point, which, in the same way, makes it possible to offer an additional sealing point.

Dans ce cas c'est la trajectoire de la pointe avant de la cloison qui trace le profil de la face avant de la cavité et la pointe arrière qui trace le profil de la face arrière de la cavité.In this case it is the trajectory of the front point of the partition which traces the profile of the front face of the cavity and the rear point which traces the profile of the rear face of the cavity.

Les profils avant et arrière étant évidemment rigoureusement symétriques.The front and rear profiles are obviously rigorously symmetrical.

Le carter (3) est composé de deux blocs symétriques suivant le plan des axes des rotors. II sert de berceau étanche à ces trois rotors . Chaque bloc comporte une ouverture pour l'aspiration (6) et une ouverture pour le refoulement (7). Ce sont sur ces ouvertures que viennent se fixer les conduits d'aspiration (14) et de refoulernent (10 adaptés à l'application spécifique du dispositif.The casing (3) is composed of two symmetrical blocks along the plane of the axes of the rotors. It serves as a watertight cradle for these three rotors. Each block has an opening for suction (6) and an opening for delivery (7). It is on these openings that the suction (14) and discharge (10) conduits are fixed, adapted to the specific application of the device.

Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à équiper les aspirateurs ménagers et industriels en remplaçant avantageusement les turbines bruyantes et limites en dépression qui sont actuellement utilisées pour ces types d'appareils.  The device according to the invention is particularly intended to equip household and industrial vacuum cleaners by advantageously replacing the noisy turbines and vacuum limits which are currently used for these types of devices.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1 )Dispositif d'aspiration de gaz caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un rotor central (1) comportant des cavités (4) et des rotors latéraux (2) comportant des cloisons, type dents d'engrenage (5), I'ensemble étant enfermé dans un carter (3). 1) Gas suction device characterized in that it consists of a central rotor (1) comprising cavities (4) and lateral rotors (2) comprising partitions, gear tooth type (5) , The assembly being enclosed in a casing (3). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le profil des cavités (4) est dessiné par la trajectoire de la ou des pointes des cloisons (5) des rotors latéraux (2) et que le profil de ces cloisons est lui-même dessiné par la trajectoire des bords avant et arrière des cavités (4) du rotor central (1). 2) Device according to claim 1 characterized in that the profile of the cavities (4) is drawn by the path of the point or points of the partitions (5) of the side rotors (2) and that the profile of these partitions is itself even drawn by the path of the front and rear edges of the cavities (4) of the central rotor (1). 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que sur la demie face avant, suivant la rotation, du fond de ces cavités, sont usinés des canaux (9) dans la direction du centre de l'axe de ce rotor central (1). 3) Device according to claim 2 characterized in that on the half front face, according to the rotation, from the bottom of these cavities, are machined channels (9) in the direction of the center of the axis of this central rotor (1 ). 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rotor central (1) comporte en son centre un axe fixe (8) sur environ les trois quarts de sa longueur, lequel est solidaire du carter (3). 4) Device according to claim 1, characterized in that the central rotor (1) has at its center a fixed axis (8) over about three quarters of its length, which is integral with the housing (3). 5) Dispositif selon la revendication 4 , caractérisé par le fait que cet axe fixe (8) comporte sur toute sa longueur deux rainures (10) diamétralement opposées servant de drain pour évacuer l'air emprisonné par les cloisons (5) des rotors latéraux lors de leur pénétration dans les cavités (4) du rotor central. 5) Device according to claim 4, characterized in that this fixed axis (8) has over its entire length two grooves (10) diametrically opposite serving as a drain to evacuate the air trapped by the partitions (5) of the side rotors during of their penetration into the cavities (4) of the central rotor. 6) Dispositif selon la revendication 5 et 4 , caractérisé par le fait que ces rainwes (10) sont en correspondance, pendant la phase de pénétration de ces cloisons, avec les canaux (9) usinés dans le fond des cavités (4). Ensuite par simple déphasage du à la rotation des rotors, le passage se referme dans la phase de pénétration maximum de la cloison (5) , offrant ainsi un volume vide de gaz du côté aspiration (6) en évitant un retour de l'air refoulé. 6) Device according to claim 5 and 4, characterized in that these rainwes (10) are in correspondence, during the penetration phase of these partitions, with the channels (9) machined in the bottom of the cavities (4). Then by simple phase shift due to the rotation of the rotors, the passage closes in the phase of maximum penetration of the partition (5), thus offering an empty volume of gas on the suction side (6) avoiding a return of the discharged air . 7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les rotors latéraux (2) son munis à leurs extrémités de flasques (11) de diamètre légèrement supérieur à celui correspondant à la pointe des cloisons (5). 7) Device according to claim 1, characterized in that the lateral rotors (2) are provided at their ends with flanges (11) of diameter slightly greater than that corresponding to the tip of the partitions (5). 8) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ces trois rotors de diamètres choisis suivant des rapports simples sont synchronises entre eux par des disques d'engrenages (12) sur une de leurs extrémités alors que les rotors latéraux (2) peuvent être reliés entre eux directement par une courroie du fait qu'ils ont le même sens de rotation. 8) Device according to claim 1, characterized in that these three rotors of diameters chosen in simple ratios are synchronized with each other by gear discs (12) on one of their ends while the lateral rotors (2) can be connected to each other directly by a belt because they have the same direction of rotation. 9) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le carter (3) est constitué par 2 blocs symétriques suivant le plan des axes des rotors, comportant chacun une ouverture d'aspiration (6) et une ouverture de refoulement (7) sur lesquelles sont fixés les conduits d'aspiration (14) et de refoulement (15) adaptés à l'application spécifique du dispositif.  9) Device according to claim 1, characterized in that the housing (3) consists of 2 symmetrical blocks along the plane of the axes of the rotors, each comprising a suction opening (6) and a discharge opening (7) on which are fixed the suction (14) and discharge (15) conduits adapted to the specific application of the device.
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