BE1015121A3 - Machine a fluide du type a volutes. - Google Patents
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Abstract
Une machine à fluide du type à volutes comprend une volute fixe qui a une enveloppe fixe spiralée et une volute orbitale qui a une enveloppe orbitale spiralée pour former une chambre de compression entre les enveloppes fixe et orbitale. Dans les enveloppes fixe et orbitale, une partie de basse pression externe est séparée d'une partie de haute pression interne. Une pluralité de sortes et d'entrées sont formées dans les parties de basse pression et de haute pression, respectivement. Au moins l'une des sorties ou au moins l'une des entrées est sélectivement fermée.
Description
<Desc/Clms Page number 1> Machine à fluide du type à volutes Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne une machine à fluide du type à volutes convenant à un usage pour un compresseur d'air, une pompe à vide et une machine d'expansion. Une machine à fluide connue du type à volutes est décrite dans le brevet japonais n 2 971 352. La machine à fluide comprend une volute orbitale qui est raccordée à un arbre d'entraînement entraîné en rotation par un moteur électrique à courant alternatif (CA) pour être à même de tourner et a une enveloppe orbitale spiralée sur une surface latérale, une volute fixe qui est en regard de la volute orbitale et une enveloppe fixe pour former une chambre de compression entre les volutes fixe et orbitale, et des joints étanches d'extrémité pour sceller la chambre de compression aux extrémités des enveloppes fixes de la <Desc/Clms Page number 2> volute fixe afin qu'ils soient en contact glissant avec la surface de la volute orbitale. Par exemple, si le compresseur à volutes réglé à la fréquence de 50 Hz pour l'est du Japon est utilisé dans l'ouest du Japon, le joint étanche d'extrémité est conçu plus court si bien qu'il ne pourra étancher l'enroulement de finition de l'enveloppe fixe. En conséquence, même si la vitesse de rotation du moteur électrique CA devient plus élevée du fait de la fréquence de 60 Hz utilisée dans l'ouest du Japon, il n'empêche pas la machine à fluide du type à volutes d'être l'objet d'une surcharge. En fait, la longueur du joint étanche d'extrémité peut être modifiée en fonction de la fréquence de la tension CA appliquée au moteur électrique CA. Cependant, dans la machine à fluide du type à volutes connue comme ci-dessus, il est nécessaire de modifier la longueur du joint étanche d'extrémité en fonction des conditions d'utilisation et, par suite, il faut utiliser divers types de joints étanches d'extrémité ayant différentes longueurs. Il est donc impossible d'utiliser les mêmes types de joints étanches d'extrémité, ce qui augmente le coût. Pour remplacer le joint étanche d'extrémité, il est nécessaire d'éliminer d'autres parties, ce qui implique un remplacement laborieux. Résumé de l'invention En raison des inconvénients précités, un objet de la présente invention vise une machine à fluide du type à volutes qui ne nécessite pas de remplacement de pièces même si les conditions <Desc/Clms Page number 3> d'utilisation sont différentes pour empêcher une surcharge. Brève description des dessins. Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lumière de la description suivante en se référant aux formes de réalisation illustrées dans les dessins ci-annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue en coupe latérale verticale d'une forme de réalisation d'un compresseur à volutes selon la présente invention; la Fig. 2 est une vue en coupe verticale selon la ligne II-II de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue en perspective d'une volute fixe de la Fig. 1, observée depuis l'enveloppe avant ou fixe; la Fig. 4 est une vue en coupe verticale selon la ligne IV-IV de la Fig. 2; la Fig. 5 est une vue en coupe verticale selon la ligne IV-IV de la Fig. 2 avant le montage d'un élément de fermeture; la Fig. 6 est une vue montrant le fonctionnement d'une chambre de compression qui est formée lorsque la seconde sortie du côté basse pression est fermée; la Fig. 7 est une vue montrant le fonctionnement de la chambre de compression qui est formée lorsque la première sortie du côté basse pression est fermée; la Fig. 8 est une vue montrant le fonctionnement d'une chambre de compression qui est <Desc/Clms Page number 4> formée lorsque l'autre entrée du côté haute pression est fermée dans une autre forme de réalisation ; la Fig. 9 est une vue montrant le fonctionnement d'une chambre de compression qui est formée lorsque l'entrée du côté haute pression est fermée. Description détaillée des formes de réalisation préférées Une volute fixe 1 présente une plaque d'extrémité fixe 5 qui a une enveloppe spiralée fixe 6 sur la surface avant (côté de droite de la Fig. 1) et une pluralité d'ailettes de refroidissement 7 espacées de manière égale sur la surface arrière. La plaque d'extrémité fixe 5 est formée d'une seule pièce avec un boîtier 4 qui a une entrée 2 dans la partie externe et une sortie 3 au centre. La sortie 3 est raccordée à un réservoir d'air externe via une conduite (non illustrée). Un joint étanche d'extrémité 6 est prévu à l'extrémité de l'enveloppe fixe 6 et est en contact glissant avec la surface avant d'une plaque d'extrémité orbitale 10. Une volute orbitale 8 est en regard de la surface avant de la volute fixe 1 et présente une plaque d'extrémité orbitale circulaire 10. La plaque d'extrémité orbitale 10 a une enveloppe orbitale spiralée 11 sur la surface avant qui est en regard de la volute fixe 1 et présente une pluralité d'ailettes de refroidissement 12 de hauteur égale qui sont espacées de manière égale. Un joint étanche d'extrémité 11a est prévu sur l'extrémité de l'enveloppe orbitale <Desc/Clms Page number 5> 11 et est en contact glissant avec la surface avant de la plaque d'extrémité fixe 5. Une plaque palier 13 est fixée sur la surface arrière de la volute orbitale 8 ou sur la surface opposée à la volute orbitale 11. Au centre de la plaque palier 13, un renflement tubulaire 17 fait saillie pour supporter un arbre excentrique 15 d'un arbre d'entraînement 14 via un palier 16. Sur la partie externe de la plaque palier 13 se trouvent trois mécanismes 18 de prévention de rotation du type à maneton de sorte que la volute orbitale puisse tourner par rapport au boîtier 9. Entre la volute fixe 1 et la volute orbitale 8, le centre de la volute orbitale 8 est excentrique par rapport au centre de la volute fixe 1 et l'arbre d'entraînement 14 est à une distance correspondant à l'excentricité de l'arbre excentrique 15 de sorte que l'enveloppe orbitale 11 de la volute orbitale 8 puisse être engagée sur l' enveloppe fixe 6 de la volute fixe 1, comme montré dans la Fig. 2. Une plaque de pression 19 est engagée sur la surface arrière de la volute fixe 1 et fixée par des vis de fixation 20 et la surface arrière de la volute orbitale 8 est engagée sur la surface avant de la plaque palier 13 et fixée par des vis de fixation 21 pour construire un compresseur à volutes. L'arbre d'entraînement 14 est raccordé à un moteur (non illustré) à l'extérieur du boîtier via une poulie et une courroie en V ou directement raccordé à un moteur (non représenté) dans le boîtier 9 de manière <Desc/Clms Page number 6> à tourner dans un sens prédéterminé sous l'action du moteur. Dans le compresseur à volutes, il y a une partie de basse pression "A", dans laquelle l'enroulement de l'enveloppe fixe 6 est fini à l'extérieur de la volute fixe 1 et de la volute orbitale 8; et une partie de haute pression "B", dans laquelle l'enroulement de l'enveloppe fixe 6 commence à l'intérieur des volutes 1 et 8. La partie de basse pression "A" et la partie de haute pression "B" sont divisées par une paroi isolante 22 de l'enveloppe fixe 6 pour bloquer un trajet fluide d'un gaz sous pression. La plaque d'extrémité fixe 5 comprend une première et une seconde sorties du côté basse pression 23,24 qui communiquent avec la partie de basse pression "A" de l'enveloppe fixe 6 et y pénètrent axialement; et une entrée de haute pression 25 qui communique avec la partie de haute pression "B" de l'enveloppe fixe 6 et y pénètre axialement. La première sortie du côté basse pression 23 est formée par la paroi isolante 22 dans l'enroulement interne de la partie de basse pression "A" et la seconde sortie du côté basse pression 24 est formée sur une partie plus à l'extérieur que la première sortie du côté basse pression 23. Les sorties du côté basse pression 23,24 sont sélectivement fermées par des éléments de fermeture 25 en fonction des conditions d'utilisation, comme illustré dans les Fig. 4 et 5. Par exemple, lorsqu'on utilise une fréquence de 50 Hz, la première sortie du côté basse pression 23 s'ouvre et la seconde <Desc/Clms Page number 7> sortie du côté basse pression 24 est fermée par un élément de fermeture 26. Lorsqu'on l'utilise à une fréquence de 60 Hz, la seconde sortie du côté basse pression 24 s'ouvre et la première sortie du côté basse pression 23 est fermée par un élément de fermeture 26. L'une des sorties du côté basse pression 23, 24, qui s'ouvre, est raccordée à une entrée d'un dispositif de refroidissement intermédiaire 28 pour refroidir un gaz sous pression et l'entrée du côté haute pression 25 est raccordée à une sortie du dispositif de refroidissement intermédiaire 28 via une conduite 29. Comme montré dans la Fig. 5, l'élément de fermeture 26 à un filet externe 6a qui est engagé sur un filet interne 24a de la sortie du côté basse pression 23,24 pour fermer les sorties 23,24 complètement. L'élément de fermeture 26 peut être engagé dans les sorties du côté basse pression 23,24 sans retirer la plaque fixe 5 de l'extérieur du compresseur à volutes. Le filet externe 26a de l'élément de fermeture 26 a la même forme qu'une partie de montage de la conduite 27 raccordée à chacune des sorties du côté basse pression 23,24. La Fig. 6 montre que la seconde sortie du côté basse pression 24 est fermée et la Fig. 7 montre que la première sortie du côté basse pression 23 est fermée en se référant à la Fig. 2. Lorsque la fréquence d'une tension alternative appliquée à un moteur est de 50 Hz, la conduite 27 raccordée au dispositif de refroidissement intermédiaire 28 est reliée à la première sortie du <Desc/Clms Page number 8> côté basse pression 23 et la seconde sortie du côté basse pression 24 est fermée par l'élément de fermeture 26. Ainsi, en faisant tourner la volute orbitale 8 par le moteur, l'air prélevé à travers l'entrée 2 de la volute fixe 1 est comprimé graduellement par une chambre de compression formée entre l'enveloppe fixe 6 et l'enveloppe orbitale 11 de la partie de basse pression "A" et déplacé dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ou vers le centre de la Fig. 6. L'air prélevé à travers l'entrée 2 est comprimé à un degré correspondant à un volume de la chambre de compression "C" formée entre des points d'étanchéité "a" et "a", tandis que l'enveloppe fixe 6 vient en contact avec l'enveloppe orbitale 11, et déchargé à travers la première sortie du côté basse pression 23 sur l'enroulement intérieur de la partie de basse pression "A". Une fois que la chaleur de compression générée par la compression a été dissipée par le dispositif de refroidissement intermédiaire 28, l'air est envoyé de l'entrée du côté haute pression 25 à la partie de haute pression "B", encore comprimé dans la partie de haute pression "B" et finalement déchargé par la sortie 3 vers un réservoir d'air. Lorsque la fréquence est de 60Hz, la conduite 27 est raccordée à la seconde sortie du côté basse pression 24 et la première sortie du côté basse pression est fermée par l'élément de fermeture 26. L'air prélevé par l'entrée 2 n'est donc comprimé que d'un degré correspondant à un volume d'une chambre de compression "D" qui fournit plus de volume que la chambre de compression "C", comme montré dans la <Desc/Clms Page number 9> Fig. 7, pour réduire le taux de compression en comparaison d'un fonctionnement à 50 Hz, ce qui a pour effet d'empêcher une surcharge même si la vitesse de rotation d'un moteur électrique CA devient plus élevée. En fait, lorsque la première sortie du côté basse pression 23 est fermée, un point d'étanchéité "b" où l'enveloppe fixe 6 vient en contact avec l'enveloppe orbitale 11 est plus à l'extérieur que les points d'étanchéité "a", "a" et le volume de la chambre de compression "D" formée entre les points d'étanchéité "b", "b" devient plus important que le volume de la chambre de compression "C" afin de réduire le rapport de compression. Les Fig. 8 et 9 montrent la deuxième forme de réalisation de l'invention. Dans la forme de réalisation, une seule sortie du côté basse pression 23 est formée dans une partie de basse pression "A" et on y forme une entrée du côté haute pression 25 par une paroi isolante 22 et une entrée du côté haute pression 25 plus à l'intérieur que l'entrée 25. Lorsque la fréquence est de 50 Hz, une conduite 29 est raccordée à l'entrée du côté haute pression 25 et l'autre entrée du côté haute pression 25a est fermée par un élément de fermeture 26. Lorsque la fréquence est de 60 Hz, la conduite 29 est raccordée à l'entrée du côté haute pression 25a, tandis que l'entrée du côté haute pression 25 est fermée par l'élément de fermeture 26. En conséquence, lorsque la fréquence est de 50 Hz, l'air comprimé déchargé par la sortie du côté basse pression 23 est envoyé à une partie de haute <Desc/Clms Page number 10> pression "B" par l'entrée du côté haute pression 25. Comme montré dans la Fig. 8, l'air est graduellement comprimé par une chambre de compression "E" formée entre les points d'étanchéité "c" et "c", où la volute fixe 6 vient en contact avec la volute orbitale 1 dans la partie de haute pression "B", déplacé dans le sens inverse d'une montre ou vers le centre et déchargé par la sortie 3. Lorsque la fréquence est de 60 Hz, l'air comprimé déchargé par la sortie du côté basse pression 23 est envoyé à la partie de haute pression "B" par l'entrée du côté haute pression 25a. Comme montré dans la Fig. 9, l'air est graduellement comprimé par une chambre de compression "F" formée entre les points d'étanchéité "d" et "d", où l'enveloppe fixe 6 vient en contact avec l'enveloppe orbitale 11 dans la partie de haute pression "B", déplacé dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ou vers le centre et déchargé par la sortie 3. Dans ce cas, la chambre de compression "F" est plus à l'intérieur que la chambre de compression "E", le volume de la chambre de compression "F" devient plus petit que le volume de la chambre de compression "E" et la quantité d'air prélevée dans la partie de haute pression "B" devient plus petite, ce qui a pour effet de réduire le rapport de compression et d'empêcher une surcharge, même si la vitesse de rotation d'un moteur électrique CA devient plus élevée. Dans les formes de réalisation précitées, la présente invention est appliquée à un compresseur à volutes à enroulement unique et à plusieurs étages, dans lequel la partie de basse pression "A" est séparée <Desc/Clms Page number 11> de la partie de haute pression "B", mais peut être appliquée à un compresseur à volutes à enroulement unique et à étage unique, dans lequel une partie de basse pression "A" et une partie de haute pression "B" sont formées en continu. Dans ce cas, sans sortie du côté basse pression ni entrée du côté haute pression, une autre sortie est formée plus à l'extérieur que la sortie 2. Dans le cas de 50 Hz, la sortie 12 est raccordée à un réservoir d'air et l'autre sortie est fermée par un élément de fermeture 26. Dans le cas de 60 Hz, l'autre sortie est raccordée à un réservoir d'air et la sortie 2 est fermée par un élément de fermeture 26. La présente invention s'applique non seulement à un compresseur à volutes, mais également à n'importe quelle autre machine à fluide du type à volutes. L'invention peut également s'appliquer à une machine à fluide du type à volutes à remplissage d'huile ainsi qu'à une machine à fluide du type à volutes sans huile comme ci-dessus. Selon la présente invention, le rapport de compression peut être modifié en fonction des conditions d'utilisation. Une surcharge peut être empêchée sans remplacement de pièces. Le texte ci-dessus se rapporte uniquement à des formes de réalisation de l'invention. Diverses modifications et variantes peuvent être effectuées par un homme de l'art sans sortir du cadre des revendications ci-annexées.
Claims (3)
- REVENDICATIONS 1. Machine à fluide du type à volutes comprenant : un boîtier; une volute fixe fixée au boîtier et ayant une entrée externe, une pluralité de sorties internes et une enveloppe fixe spiralée sur une face latérale, au moins l'une des sorties internes étant à même d'être fermée par un élément de fermeture ; une volute orbitale raccordée à un arbre d'entraînement pour être à même de tourner par rapport à la volute fixe, une enveloppe orbitale spiralée en regard de l'enveloppe fixe de la volute fixe pour former une chambre de compression entre l'enveloppe fixe et l'enveloppe orbitale.
- 2. Machine à fluide du type à volutes comprenant : un boîtier; une volute fixe fixée au boîtier et ayant une entrée externe, une pluralité de sorties internes et une enveloppe fixe spiralée sur une face latérale, au moins l'une des sorties internes étant à même d'être fermée par un élément de fermeture; une volute orbitale raccordée à un arbre d'entraînement pour être à même de tourner par rapport à la volute fixe, une enveloppe orbitale spiralée en regard de l'enveloppe fixe de la volute fixe pour former une chambre de compression entre l'enveloppe fixe et l'enveloppe orbitale; <Desc/Clms Page number 13> une partie de basse pression qui est formée sur un côté externe de ladite enveloppe fixe et de ladite enveloppe orbitale ;une partie de haute pression qui est formée sur un côté interne de ladite enveloppe fixe et de ladite enveloppe orbitale; ladite partie de basse pression étant séparée de ladite partie de haute pression interne, un gaz comprimé dans ladite partie de basse pression étant déchargé par la sortie du côté basse pression de ladite partie de basse pression et introduit dans ladite partie de haute pression par l'entrée du côté haute pression de ladite partie haute pression pour être encore comprimé.
- 3. Machine à fluide du type à volutes comprenant : un boîtier; une volute fixe fixée au boîtier et ayant une pluralité d'entrées externes, une sortie interne et une enveloppe fixe spiralée sur une face latérale, au moins l'une des entrées externes étant à même d'être fermée par un élément de fermeture; une volute orbitale raccordée à un arbre d'entraînement pour être à même de tourner par rapport à la volute fixe, une enveloppe orbitale spiralée en regard de l'enveloppe fixe de la volute fixe pour former une chambre de compression entre l'enveloppe fixe et l'enveloppe orbitale; une partie de basse pression qui est formée sur un côté externe de ladite enveloppe fixe et de ladite enveloppe orbitale ;<Desc/Clms Page number 14> une partie de haute pression qui est formée sur un côté interne de ladite enveloppe fixe et de ladite enveloppe orbitale; ladite partie de basse pression étant séparée de ladite partie de haute pression interne, un gaz comprimé dans ladite partie de basse pression étant déchargé par la sortie du côté basse pression de ladite partie de basse pression et introduit dans ladite partie de haute pression par l'entrée du côté haute pression de ladite partie haute pression pour être encore comprimé.
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