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"Compresseur ä vis réglable" L'invention concerne un compresseur à vis réglable, comportant deux rotors à vis engrenant l'un avec l'autre, dont l'un constitue un rotor à nervures (rotor principal) et l'autre un rotor à gorges (rotor auxiliaire), qui sont montés dans un carter, deux alésages cylindriques parallèles à l'axe sécants pour former un espace de travail recevant les rotors, lequel est fermé, frontalement, par les parois frontales adhérant aux rotors, des orifices d'aspiration et de refoulement, qui débouchent dans l'erace de travail de part et d'autre d'un plan contenant les axes de rotor, ainsi qu'un dispositif de commande pour modifier le débit, des rampes, du côté d'aspiration et du cote de refoulement, axialement mobiles étant disposées dans la paroi de l'espace de travail.
Dans des compresseurs, une modification du débit est presque toujours nécessaire, parce que le débit créé ne correspond que rarement à la consommation, et qu'. on ne veut pas consommer le gaz comprimé. en excès en le laissant s'échapper. Dans le cas d'une suralimentation mécanique de moteurs à combustion interne, en particulier des moteurs diesel et des moteurs à carburateur, dans lesquels le compresseur est relié au moteur à combustion interne par une liaison mécanique ou de force, on utilise, selon la technique habituelle, des compresseurs non réglés, dont le débit dépend, de façon à peu près linéaire, du nombre de tours d'entralnement. Cependant, pour la zone de charge partielle, un débit qui s'en écarte est nécessaire, ce qui, dans un compresseur non reglé,
est en général réalisé par étranglement dans l'alimentation ou par échappement en aval du côté de refoulement. Ces deux mesures diminuent le rendement global de l'unité moteur-compresseur. Du fait de l'utilisation d'une transmission à réglage continu, un rapport variable des vitesses de rotation du compresseur et du moteur pour adapter le débit dans la zone de charge
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partielle est tres couteux. Des dispositifs de commande pour modifier de. façon continue le débit de compresseurs à vis sont connus (documents DT-B-1 628 382, DT-B 1 628 385, DE-A-3 414 064, DE-A-3 516 636, et DE-C-2 526 175). Dans toutes ces solutions proposées, on utilise une distribution partiroir.
Ce dispositif est constitué, d'une manière générale, d'un ou de deux tiroirs de distribution, qui sont disposés, périphériquement, sur les rotors à vis travaillant en engrènement près de l'espace de travail. Par réglage du ou des tiroirs, on libère un espace, par lequel le gaz ctéjà aspiré peut refluer vers le côté d'aspiration via des évidements, des alésages ou des canaux de débordement. Plus le tiroir est ouvert, plus faible est la quantité de gaz effectivement alimentée.
Le processus de refluement est, cependant, générateur de pertes et, ainsi, doit etre considéré comme désavantageux en ce qui concerne le rendement.-De plus, il est connu de modifier le débit par l'intermédiaire de la partie à vis d'un rotor ir¯ gorges axialement mobile, à la place d'un tiroir réglable (document DE-2 553 222). Mais, cette solution repose également sur le principe du retour d'une partie du gaz déjà aspiré, avec l'inconvénient des pertes de refluement.
L'invention a pour objet de fournir un compresseur à vis réglable du type indiqué, qui peut être utilisé pour la suralimentation mécanique de moteurs à combustion interne, en particulier des moteurs diesel ou des moteurs à carburateur, dont le débit peut être rég1é selon la charge avec des pertes négligeables dans la zone de charge partielle.
A cet effet, le compresseur à vis du type indiqué précédemment est remarquable, selon l'invention, en ce qu'un carter de travail et un carter externe fixe qui
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entoure celui-ci forment un carter double et en ce que le carter de travail est disposé à l'intérieur dudit carter externe de façon axialement mobile, mais fixe en rotation, des évidements dans le carter de travail formant les rampes d'aspiration et de refoulement.
Grâce à cet agencement seien l'invention, les chambres de compresseur ne se remplissent que partiellement lors du déplacement du carter de travail vers le côté d'aspiration, grâce à quoi on peut obtenir une diminution de débit pratiquement sans perte jusqu'à l'alimentation nulle. Si le carter de travail est en revanche déplacé en direction du côté de refoulement jusqu'à la butée d'extrémité, on est alors dans l'état de fonctionnement (alimentation maximale). Un avantage particulier du dispositif de commande de l'invention consiste en ce qu'il existe une relation linéaire entre la course de réglage du carter de travail et la variation du débit.
Dans les états de fonctionnement entre l'alimentation nulle et l'alimentation maximale, c'est-a-dire dans la zone de charge partielle, après le balayage de la rampe du cote d'aspiration par les dents des rotors à gorges et à nervures, le gaz dans la chambre fermée se détend jusqu'au volume de chambre maximal, pour être alors comprimé lorsque les rotors continuent de tourner. La compression du gaz que l'on peut atteindre dans l'étant de fonctionnement à charge partielle est, du fait du déplacement simultané de la rampe du coté de refoulement avec la rampe du côté d'aspiration, plus faible que dans l'état de fonctionnement à alimentation maximale.
De plus, les rampes du carter de travail forment, avec les parois frontales de l'espace de travail, une fenetre d'admission du côté d'aspiration, respectivement une fenêtre d'échappement du cote de refoulement, la taille de ces fenêtres augmentant ou diminuant selon la
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position du carter de travail. La pression de chambre dans la zone de charge partielle peut être, avant le balayage de la rampe du côté de refoulement, supérieure ou inférieure à la pression d'entrée. Dans le cas de la suralimentation mécanique de moteurs à combustion interne, selon la position du carter de travail, la pression intermédiaire entre le compresseur et le moteur à combustion interne peut tomber au-dessous de la pression d'aspiration.
Dans ce cas, le compresseur, qui joue alors le role de moteur, délivre de la puissance au moteur à combustion interne via 1'entraînement. Le rendement de puissance est optimisé grâce à cela, du fait que le taux de compression interne est adapté de façon approximative au taux de compression externe.
Dans les solutions proposées à distribution par tiroir, en plus des pertes de refluement, il se produit légalement selon la structure du dispositif des fuites indésirables dans la zone du tiroir. Ces fuites possibles sont évitées dans l'invention en ce qu'un élément d'étanchéité est disposé à la surface de contact entre le carter de travail et le carter externe, sans augmenter de façon mesurable la resistance de frottement au déplacement du carter de travail.
L'element d'actionnement fixé dans la paroi du carter de travail pour déplacer le carter de travail est disposé parallèlement à la direction de deplacement et guidé de façon étanche vers l'extérieur à travers un corps de support. Cet élément d'actionnement peut être déplacé, selon le cas d'utilisation, mécaniquement, électriquement, pneumatiquement ou hydrauliquement.
Selon d'autres caracteristiques de l'invention, le carter double peut présenter une section transversale circulaire, ou une section transversale non circulaire comportant deux
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méplats en regard,. Ce dernier cas est avantageux en ce que, d'une part, la sécurité de torsion du carter de travail est supprimée et, d'autre part, le poids total est diminué.
Cependant, le cout technique plus élevé pour réaliser ce carter double par rapport ä la section transversale circulaire simple est désavantageux.
Les figures du dessin annexe feront bien comprendre comment l'invention peut etre réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 est une coupe verticale d'un compresseur à vis réglable selon la ligne C-C de la figure 2.
La figure 2 est une coupe d'un compresseur à vis réglable selon la ligne A-A de la figure 1.
La figure 3 est une coupe longitudinale horizontale d'un compresseur à vis réglable selon la ligne B-B de la figure 2 (position de fonctionnement pour une alimentation maximale).
La figure 4 est une coupe verticale similaire à la figure 1 d'un compresseur ä vis reglable, présentant cependant une autre forme de réalisation du carter double.
Sur la figure 1, deux rotors à vis 1, 2 s'engrènent l'un
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avec l'autre,. dont l'un constitue un rotor ä nervures (rotor principal) 1 et l'autre un rotor à gorges (rotor auxiliaire) 2. Les deux rotors 1, 2 sont entourés par un carter de travail 3 présentant deux alésages cylindriques parallèles à l'axe sécants 4,5 qui forment l'espace de travail. Le carter de travail axialement mobile 3 est disposé à l'intérieur du carter externe fixe 6 et forme avec celui-ci un carter double, une partie de la rampe du
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côté de refoulement 15 étant visible. Dans cet exemple de réalisation de la figure 1, le carter de travail 3 et le carter externe 6 présentent une section transversale circulaire. Pour mieux évacuer la chaleur créée, le carter externe fixe 6 présente à sa surface externe des nervures 8.
Pour éviter la rotation du carter de travail 3 en direction périphérique, ce qui aurait pour conséquence une mise en marche des dents de rotors, on prévoit une sécurité de torsion sous forme d'un élément de guidage 9.
La figure 2 montre le compresseur à vis réglable en vue latérale selon la coupe A-A de la figure 1. L'admission et l'évacuation de l'air ont lieu, de façon connue, par l'intermediaire d'un orifice d'aspiration 10 et d'un orifice de refoulement 11, respectivement, lesquels débouchent dans l'espace de travail de part et d'autre d'un plan contenant les axes 12, 13 des rotors. Le carter de travail 3 selon l'invention est muni d'évidements, qui forment la rampe 14 du côté d'aspiration et la rampe 15 du côté de refoulement. L'espace de travail est frontalement fermé par les parois frontales 17, 18, qui forment partie des corps de support 19, 20. Ces corps de support 19, 20 sont fixés au carter externe à l'aide de vis 21, 22 qui ne sont pas ici représentées plus en détail.
La course de réglage maximale possible du carter de travail 3 est représentée par la flèche 16. Le positionnement axial du carter de travail 3 est obtenu grâce à un élément d'actionnement 23, celui-ci pouvant être déplacé, par exemple, mécaniquement, électriquement, pneumatiquement ou hydrauliquement. L'étanchéité entre le carter de travail 3 axialement mobile et le carter externe fixe 6 pour éviter des refluements indésirables, est obtenue grâce à un é1ément d'étanchéité 24 disposé à la surface de contact.
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Sur la figure 3, est représentée la fenêtre d'échappement du côté de refoulement 25, laquelle est formée par la paroi frontale 17 du corps de support 19, ainsi que par la rampe du côté de refoulement 15 du carter de travail 3. Les deux rotors à vis 1, 2 sont reliés l'un à l'autre, de facon connue, par un engrenage de couplage 26, 27. Pour l'étan- chéification frontale du compresseur à vis réglable. sont prévus des couvercles 28, 29, 30, qui sont fixés aux corps de support 19, 20 par des vis 31, 32. Pour positionner les corps de support 19, 20 par rapport au carter externe 6, on insère des broches 33. 34 dans les alésages 35, 36 traversant les corps de support 19, 20 et le carter externe fixe 6.
La figure 4 montre la même coupe transversale d'un compresseur à vis réglable que la figure 1, dans lequel, cependant, le carter double présente une section transversale non circulaire comportant deux méplats en regard 37, 38. Dans ce cas, on n'a plus besoin de sécurité de torsion 9 et le poids total est diminué.
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The invention relates to an adjustable screw compressor, comprising two screw rotors meshing with each other, one of which constitutes a ribbed rotor (main rotor) and the other a rotor with grooves (auxiliary rotor), which are mounted in a housing, two cylindrical bores parallel to the intersecting axis to form a working space receiving the rotors, which is closed, frontally, by the front walls adhering to the rotors, orifices suction and discharge, which open into the work space on either side of a plane containing the rotor axes, as well as a control device for modifying the flow rate, ramps, on the suction side and on the discharge side, axially movable being arranged in the wall of the working space.
In compressors, a modification of the flow is almost always necessary, because the flow created only rarely corresponds to consumption, and that. we don't want to consume compressed gas. in excess by letting it escape. In the case of mechanical supercharging of internal combustion engines, in particular diesel engines and carburetor engines, in which the compressor is connected to the internal combustion engine by a mechanical or force connection, use is made, according to the technique usual, unadjusted compressors, the flow rate of which depends, in a roughly linear fashion, on the number of turning turns. However, for the partial load zone, a flow which deviates from it is necessary, which, in an unregulated compressor,
is generally achieved by throttling in the supply or by exhaust downstream of the discharge side. These two measures reduce the overall efficiency of the engine-compressor unit. Due to the use of a continuously adjustable transmission, a variable ratio of the rotational speeds of the compressor and the motor to adapt the flow in the load zone
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partial is very expensive. Control devices for modifying. the flow rate of screw compressors is continuously known (documents DT-B-1 628 382, DT-B 1 628 385, DE-A-3 414 064, DE-A-3 516 636, and DE-C-2 526 175). In all of these proposed solutions, a trapper distribution is used.
This device consists, in general, of one or two distribution drawers, which are disposed, peripherally, on the screw rotors working in meshing near the workspace. By adjusting the drawer (s), a space is freed, through which the gas already sucked can flow back to the suction side via recesses, bores or overflow channels. The more the drawer is opened, the lower the quantity of gas actually supplied.
The backflow process is, however, a generator of losses and, therefore, must be considered disadvantageous with regard to the yield.-In addition, it is known to modify the flow through the screw part of a axially movable groove rotor, in place of an adjustable drawer (document DE-2,553,222). However, this solution is also based on the principle of returning part of the gas already sucked in, with the disadvantage of backflow losses.
The object of the invention is to provide an adjustable screw compressor of the type indicated, which can be used for the mechanical supercharging of internal combustion engines, in particular diesel engines or carburetor engines, the flow rate of which can be regulated according to the load with negligible losses in the partial load area.
To this end, the screw compressor of the type indicated above is remarkable, according to the invention, in that a working casing and a fixed external casing which
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surrounds this form a double casing and in that the working casing is disposed inside said external casing in an axially mobile manner, but fixed in rotation, recesses in the working casing forming the suction and repression.
Thanks to this arrangement according to the invention, the compressor chambers are only partially filled when the working casing is moved towards the suction side, whereby a reduction in flow can be obtained practically without loss up to the zero power. If, on the other hand, the working casing is moved in the direction of the discharge side up to the end stop, it is then in the operating state (maximum supply). A particular advantage of the inventive control device is that there is a linear relationship between the adjustment stroke of the working housing and the variation in the flow rate.
In the operating states between zero supply and maximum supply, i.e. in the partial load area, after the suction side ramp is swept by the teeth of the grooved and ribs, the gas in the closed chamber expands to the maximum chamber volume, to then be compressed when the rotors continue to rotate. The compression of the gas which can be achieved in the operating state at partial load is, due to the simultaneous displacement of the manifold on the discharge side with the manifold on the suction side, lower than in the state of operation at maximum power.
In addition, the ramps of the working casing form, with the front walls of the working space, an intake window on the suction side, respectively an outlet window on the discharge side, the size of these windows increasing. or decreasing depending on the
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position of the working housing. The chamber pressure in the partial load zone can be, before the boom is swept from the discharge side, higher or lower than the inlet pressure. In the case of mechanical supercharging of internal combustion engines, depending on the position of the working casing, the intermediate pressure between the compressor and the internal combustion engine may fall below the suction pressure.
In this case, the compressor, which then plays the role of engine, delivers power to the internal combustion engine via the drive. Power efficiency is optimized by this, because the internal compression ratio is roughly adapted to the external compression ratio.
In the solutions proposed for distribution by drawer, in addition to the backflow losses, there legally occurs, according to the structure of the device, undesirable leaks in the drawer area. These possible leaks are avoided in the invention in that a sealing element is disposed on the contact surface between the working casing and the external casing, without measurably increasing the friction resistance to movement of the working casing. .
The actuating element fixed in the wall of the working casing to move the working casing is arranged parallel to the direction of movement and guided in a sealed manner towards the outside through a support body. This actuating element can be moved, depending on the use case, mechanically, electrically, pneumatically or hydraulically.
According to other features of the invention, the double casing may have a circular cross section, or a non-circular cross section comprising two
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facing flats ,. The latter is advantageous in that, on the one hand, the torsional safety of the working casing is eliminated and, on the other hand, the total weight is reduced.
However, the higher technical cost to realize this double casing compared to the simple circular cross section is disadvantageous.
The figures in the accompanying drawing will make it clear how the invention can be implemented. In these figures, identical references designate similar elements.
Figure 1 is a vertical section of an adjustable screw compressor along line C-C in Figure 2.
Figure 2 is a section through an adjustable screw compressor along line A-A in Figure 1.
Figure 3 is a horizontal longitudinal section of an adjustable screw compressor according to line B-B of Figure 2 (operating position for maximum supply).
Figure 4 is a vertical section similar to Figure 1 of an adjustable screw compressor, however showing another embodiment of the double casing.
In Figure 1, two screw rotors 1, 2 mesh one
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with the other,. one of which constitutes a rib rotor (main rotor) 1 and the other a grooved rotor (auxiliary rotor) 2. The two rotors 1, 2 are surrounded by a working casing 3 having two cylindrical bores parallel to the 4.5 secant axis which form the workspace. The axially movable working casing 3 is disposed inside the fixed external casing 6 and forms with it a double casing, part of the ramp of the
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discharge side 15 being visible. In this exemplary embodiment of FIG. 1, the working casing 3 and the external casing 6 have a circular cross section. To better dissipate the heat created, the fixed external casing 6 has ribs 8 on its external surface.
To avoid rotation of the working casing 3 in the peripheral direction, which would result in starting the rotor teeth, provision is made for torsional safety in the form of a guide element 9.
FIG. 2 shows the adjustable screw compressor in lateral view along the section AA in FIG. 1. The admission and evacuation of the air takes place, in a known manner, by means of a suction orifice 10 and a discharge orifice 11, respectively, which open into the working space on either side of a plane containing the axes 12, 13 of the rotors. The working casing 3 according to the invention is provided with recesses, which form the ramp 14 on the suction side and the ramp 15 on the discharge side. The working space is frontally closed by the front walls 17, 18, which form part of the support bodies 19, 20. These support bodies 19, 20 are fixed to the external casing by means of screws 21, 22 which do not are not shown here in more detail.
The maximum possible adjustment stroke of the working case 3 is represented by the arrow 16. The axial positioning of the working case 3 is obtained by an actuating element 23, which can be moved, for example, mechanically, electrically , pneumatically or hydraulically. The seal between the axially movable working casing 3 and the fixed external casing 6 to avoid undesirable backflow is obtained by means of a sealing element 24 disposed on the contact surface.
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In FIG. 3 is shown the outlet window on the discharge side 25, which is formed by the front wall 17 of the support body 19, as well as by the ramp on the discharge side 15 of the working casing 3. Both screw rotors 1, 2 are connected to each other, in known manner, by a coupling gear 26, 27. For the frontal sealing of the adjustable screw compressor. covers 28, 29, 30 are provided, which are fixed to the support bodies 19, 20 by screws 31, 32. To position the support bodies 19, 20 relative to the external casing 6, pins 33 are inserted. 34 in the bores 35, 36 passing through the support bodies 19, 20 and the fixed external casing 6.
FIG. 4 shows the same cross section of an adjustable screw compressor as in FIG. 1, in which, however, the double casing has a non-circular cross section comprising two facing flats 37, 38. In this case, there is no no longer needs torsional safety 9 and the total weight is reduced.