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Par rapport aux pompes à engrenages hélicoïdaux pour fluides non compressibles, les compresseurs à engrenages hélicoïdaux se distinguent par le fait que, dans ces derniers, le fluide enfermé dans l'intervalle compris entre les filets des rotors engrenés et le corps du compresseur est comprimé à une pression appropriée avant de passer dans le conduit de refoulement. En général, la chambre entre les filets est li- mitée sur le côté du refoulement par une cloison qui assure l'étanchéité avec l'extrémité des rotors, et entraine ain- si la compression du volume de fluide entre les filets.
Sur le côté de l'aspiration d'un compresseur à engrenages héli- coïdaux, les faces terminales des rotors peuvent rester ou- vertes, étant donné que les filets hélicoïdaux assurent la "Compresseur ou moteur à engrenages hélicoidaux"
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séparation entre le conduit d'aspiration et la chambre entre réduite les filets, cette chambre étant ensuite/au cours de la rota- tion consécutive des engrenages hélicoïdaux, jusqu'à ce qu'un orifice de refoulement soit démasqué et que le volume compri- mé puisse être refoulé.
L'agencement connu présente certains inconvé- nients qui proviennent principalement de la difficulté d'une disposition convenable de l'orifice de refoulement du fluide comprimé. Dans certains cas, cet orifice est pratiqué dans la cloison terminale même, la fermeture et l'ouverture ayant alors lieu par le fait que les extrémités des rotors hélicoï- daux masquent cet orifice dans certaines positions angulaires, avec un certain jeu nécessaire, et ouvrent au contraire cet orifice dans d'autres positions angulaires. Dans d'autres cas, l'orifice de refoulement est orienté radialement,c'est- à-dire qu'il est pratiqué dans les parties cylindriques du corps.
On utilise alors les arêtes des filets pour interrompre la communication périodique entre la chambre comprise entre les filets, et le conduit de refoulement. On peut également com- biner ces deux dispositifs.
Mais aucun de ces procédés n'est satisfaisant.
Le refoulement exclusivement radial n'est pas conseillable, étant donné qu'une certaine partie du volume compris entre les filets et la paroi, après le refoulement d'une autre par- tie du volume et la fermeture de l'orifice radial de refoule- ment par la rotation est enfermée par les extrémités des fi- lets. Il est donc nécessaire de ménager une sortie à ce volume résiduel, soit à l'aide d'un autre orifice de refoulement pra- tiqué dans la cloison, soit par des passages prévus dans les engrenages mêmes, ce qui entraîne des pertes.
Un/orifice de refoulement pratiqué dans la cloi- son terminale ne produit pas un résultat plus favorable. Cet
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orifice de refoulement doit être prévu en un point tel qu' on ne peut éviter la communication directe du conduit de refoulement avec des espaces entre filets à basse compres- sion, pendant la rotation continue des rotors, ni même la communication directe avec le conduit d'aspiration si la longueur des rotors n'est pas très considérable. Il en ré- sulte alors des pertes importantes, des bruits désagréables et des vibrations.
La présente invention concerne des compres- seurs à engrenages hélicoïdaux dans lesquels les rotors coopérant ensembles sont entourés d'un corps ou carter pré- sentant sur le côté à haute pression une cloison dans la- quelle est pratiqué un orifice de refoulement et avec la- quelle les aces terminales des rotors hélicoïdaux assurent l'étanchéité, et elle permet d'éviter les inconvénients pré- cités grâce au fait que de deux rotors coopérant ensemble l'un d'eux porte, à l'extrémité assurant l'étanchéité avec la cloison, un organe distributeur destiné à assurer à son tour la fermeture des intervalles entre les filets, cet or- gane présentant pour chaque rainure hélicoïdale au moins un orifice de distribution prévu à proximité d'un flanc des fi- lets de telle manière que, pendant certaines parties d'un tour de rotation,
les orifices de distribution soient en com- munication avec le conduit de refoulement pratiqué dans la cloison. L'organe présentant les orifices de distribution peut être prévu sur le rotor hélicoïdal présentant des flancs concaves, et les orifices de distribution doivent alors être disposés à proximité du flanc postérieur du filet, vu dans le sens de la rotation ( partie antérieure de la rainure hélicoïdale). Mais on peut également monter cet organe sur le rotor hélicoïdal présentant des flancs convexes et les orifices de distribution doivent alors être disposés à proxi-
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mité du flanc antérieur du filet, vu dans le sens de la rotation ( partie postérieure de la rainure hélicoïdale).
Le but de cet agencement est de permettre au fluide comprimé de sortir aussi librement que possible par le conduit de refoulement dans certaines positions angulaires des filets, tout en empêchant dans d'autres positions an- gulaires la sortie du fluide comprimé de la chambre comprise entre les filets.
L'invention élimine également une autre diffi- culté. Dans tous les compresseurs à engrenages hélicoïdaux, la compression de chaque volume entre filets a lieu séparé- ment, et chaque chambre entre filets est constituée par au moins deux parties, une rainure de l'un des rotors hélicoï- daux coopérant avec une rainure de l'autre rotor, ces deux parties étant reliées entre elles par un passage relative- ment étroit au point où les rotors engrènent l'un avec 1' au- tre. Bien entendu il est souhaitable que, dans certaines positions angulaires, le refoulement ne soit pas effectué seulement par l'une des rainures, étant donné que, dans ce cas, il doit se produire un passage de fluide, absorbant de la'puissance, à travers l'étroite fente de communication en- tre les deux parties.
Suivant l'invention, le conduit de refoulement, au - delà de l'organe distributeur, est donc conformé de fa- çon qu'il communique également avec les rainures du rotor démuni d'organe distributeur. Le compresseur à engrenages hélicoïdaux connu en soi, comportant un rotor central, de préférence muni de filets à flancs convexes, coopérant avec des rotors latéraux présentant dans ce cas des filets à flancs concaves, est particulièrement avantageux parce que chaque rainure effectue deux compressions à chaque tour de rotation, et double ainsi la capacité du compresseur. Mais
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cet agencement, et encore moins celui comportant un rotor central coopérant avec trois rotors latéraux ou plus, n'a trouvé aucune application pratique, parce que l'espace dis- ponible au refoulement est trop étroit.
Or, cette difficulté est éliminée grâce à l'agencement particulier suivant la pré- sente invention, même: lorsqu'il s'agit de compresseurs fonc- tionnant à un nombre élevé de tours-minute. Un autre avan- tage résultant de cet agencement consiste en ce qu'il de- vient possible de prévoir sur le rotor central un nombre im- pair de filets; de préférence un nombre de cinq, lorsque ce rotor central coopère avec deux rotors latéraux, ce qui fait que les compressions ont lieu successivement. En prévoyant sur le rotor central cinq filets, on obtient dix compressions à chaque tour de rotation. Le résultat consiste en un refou- lement plus uniforme.
Suivant l'invention, on peut également obtenir une augmentation de la puissance, pour un certain volume des vis, par augmentation du pas sans une augmentation de la longueur des filets, en utilisant même sur le côté à basse pression un distributeur correspondant à celui qui a été décrit pour le côté à haute pression. Dans les compresseurs à engrenages hélicoïdaux connus de cette catégorie, on a ob- tenu cette augmentation de la puissance en utilisant une cloison étanche même sur le côté à basse pression, le long d'une partie de la face terminale des filets, ce qui permet- tait d'augmenter le pas. Toutefois cette cloison présente l'inconvénient qu'un certain volume entre filets est enfer- mé de la manière précédemment décrite pour l'extrémité op- posée des filets.
Mais, tandis que ce volume diminue sur le côté du refoulement pendant la rotation des engrenages, on obtient un effet opposé sur le côté de l'aspiration. Le vide
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qui en résulte, et qui est suivi d'une aspiration brusque lorsque la chambre se remplit, n'est cependant pas souhai- table.
Suivant l'invention, on prévoit donc pour ce cas également un distributeur d'aspiration sur un des rotors hélicoïdaux coopérant ensembles.En ce point, on peut égale- ment prévoir, à côté du distributeur, une cloison présentant des rainures d'aspiration. On peut alors monter le distribu- teur sur le rotor désiré, et ce en coïncidance parfaite avec l'agencement sur le côté du refoulement, et symétriquement à cet agencement.
Mais il est plus simple de supprimer la cloi- son'. terminale, et de laisser le fluide remplir librement tous les espaces entre fïlets, à l'exception de celui ou de ceux qui sont masqués par le distributeur.
Suivant l'invention, et si le distributeur est monté sur le rotor présentant des filets à flancs convexes, ce distributeur reçoit au moins un orifice pour chaque rai- nure hélicoïdale, les orifices étant alors prévus à proximi- té des flancs des filets antérieurs, vus dans le sens de la rotation ( c'est-à-dire dans la partie postérieure de la rai- nure.)
L'invention sera décrite en détail ci-après dans son application à un compresseur. Mais il est évident qu'on peut également l'appliquer aux moteurs à engrenages hélicoïdaux, fonctionnant avec fluide pouvant se détendre, introduit dans le moteur sous une certaine pression d'admis- smon, le sens de circulation du fluide et de rotation du mo- teur étant alors opposé au sens de circulation et de rotation dans un compresseur à engrenages hélicoïdaux.
A
Un mode de réalisation de l'objet de l'inven- tion est représenté sur le dessin annexé à titre d'exemple.
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La figure 1 est une vue en coupe longitudinale.
La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1, les rotors hélicoïdaux étant supposés enlevés.
Les figures 3 et 4 sont des vues à plus grande échelle, dans deux positions différentes, des filets hélicoï- daux sur le côté du refoulement.
La figure 5 est une vue en bout des rotors héli- coïdaux, également à plus grande échelle, prise dans le plan B-B de la figure 1.
La figure 6 est une vue d'un deuxième mode de réa- lisation, à la même échelle que celle des figures précédentes.
Sur la figure 1 du dessin, 1 désigne un rotor hé- licoïdal muni de cinq filets à gauche et prolongé par un mane- ton d'entraînement 2. En 3 et 4 sont indiqués deux rotors hé- licoïdaux munis de quatre filets à droite, et engrenant avec le rotor 1. Dans un corps 5 sont pratiqués des alésages cy- lindriques qui épousent le pourtour des rotors avec le jeu nécessaire. Sur le corps 5 sont fixés par des boulons 19 deux plateaux latéraux 6 et 7. En 8, 9, 10 et 11 sont prévus des roulements à billes qui portent les fusées des rotors 1, 3 et 4. Sur les fusées d'une extrémité des rotors sont fixés des pignons dentés 12,13 par des écrous 14,15. Les plateaux latéraux 6 et 7 portent sur la face extérieure des couvercles de protection 16, 17. Le couvercle 16 est muni d'un joint d'étanchéité 18 qui s' adapte au maneton d'entraînement 2.
Les roulements 8 et 9 sont bloqués axialement par des joncs de verrouillage 20, et les fusées des rotors sont accouplées à ces roulements par des écrous 21, 22. Il résulte de cet agencement que les rotors hélicoïdaux ne peu- vent pas se déplacer dans le sens axial.
A une extrémité de la partie filetée des rotors 3 et 4 sont prévus des distributeurs 23, 24 qui se présentent
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sous la forme de disques. Les rotors hélicoïdaux 3 et 4 sont maintenus dans une position telle qu'un jeu négligea- ble soit ménagé entre la cloison 6 et les disques distribu- teurs. Chaque disque distributeur est percé de quatre ori- fices 25 tels qu'indiqués sur les figures 3 et 4. Dans la cloison latérale 6 sont prévues deux rainures 26 que montrent les figures 2 à 4. De ces rainures partent deux canaux de re- foulement 27 aboutissant à des raccords filetés qui sont en pointillé sur la figure 2.
A l'extrémité opposée du rotor hélicoïdal 1 est fixé un disque distributeur 28 de telle manière que sa face intérieure s'adapte pendant la rotation avec un jeu négli- geable à la face terminale des rotors 3 et 4. Le disque dis- tributeur 28 présente cinq orifices 29, disposés de la ma- nière indiquée sur la figure 5. Ce disque distributeur 28 n'est pas appliqué d'une manière étanche contre le plateau 7.
En cet endroit est au contraire ménagé un espace libre 30 qui communique avec l'air extérieur par un certain nombre de canaux 31.
Le fonctionnement est le suivant :
Lorsque le maneton d'entraînement 2 est lui-même entraîné en rotation par un moteur extérieur, dans le sens de la flèche, les rotors hélicoïdaux 3 et 4 sont entraînés en rotation dans le sens opposé, par l'intermédiaire des pi- gnons dentés 12 et 13.
Le rotor central 1 est muni de cinq filets à flancs convexes, de section épicycloïdale, tandis que les rotors latéraux 3 et 4 présentent chacun quatre filets à flancs concaves, également desection épicycloïdale. Le rap- port de transmission entre les pignons dentés 12 et 13 est de 5 : 4. Leurs dents sont de préférence hélicoïdales, et leur pas est le même que celui des filets à proximité du fond du rotor d'entraînement. Les filets sont constitués de
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telle manière qu'ils coopèrent les uns avec les autres avec un jeu négligeable pendant la rotation, et les pignons sont calés de telle manière que les frottements soient évités entre les filets des rotors.
Pendant la rotation des rotors, l'air ou un autre gaz est aspiré de l'extérieur dans la chambre 30, par les orifices 31. De préférence, on peut également ménager des orifices d'entrée latéraux pour les filets atteignant cer- taines positions angulaires. Les espaces entre les filets, qui communiquent avec la chambre 30, sont alors remplis d'air.
Au cours de la rotation des rotors, ces espaces sont succes- sivement fermés par le disque distributeur 28. Un espace de ce genre, qui est constitué par un filet du rotor d'entraîne- ment, et un filet sur l'un des rotors latéraux et communi- quant avec le premier, est clos au cours de la rotation,en- tre les filets, le corps 5, la cloison latérale 6 et les disques distributeurs 23, 24. Cet espace entre filets est également réduit pendant la rotation des rotors, jusqu'à ce que les orifices 25 le fassent communiquer dans une certaine position angulaire avec les rainures 26 et les canaux de re- foulement 27, après quoi le gaz comprimé est refoulé.
Les détails du fonctionnement ressortent des figs. 3 à 5.
La fig.3 indique la position des filets héli- coïdaux des rotors sur le côté du refoulement immédiatement après la fermeture de l'espace entre filets sur le côté de l'aspiration. Une rainure hélicoïdale indiquée en 33 de la figure 3, communique sur le côté de l'aspiration du compres- seur avec une rainure 34 du rotor latéral 3.
La figure 5 montre l'autre extrémité des rotors hélicoïdaux, qui occupent la même position angulaire que sur la fig.3.
Dans cette position, les deux rainures hélicoï-
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dales 33 et 34 sont reliées entre elles par l'ouverture entre filets indiquée en 35 de la figure 3. Le disque distributeur 28 du rotor entraîneur 1 ferme cette ouverture sur le côté de l'aspiration, ce qui entraîne également la fermeture de l'es- pace entre filets.
Au cours de la rotation consécutive, les deux rainures hélicoïdales 33 et 34 atteignent les positions 36 et 37. Il en résulte que le volume est réduit et que le fluide est comprimé. En continuant leur mouvement de rotation, les rainures hélicoïdales occupent finalement la position 39 in- diquée sur la figure 3.
Lorsque la compression a atteint le point établi par les positions 40 et 41, les rainures hélicoïdales entrent en communication avec le conduit de refoulement, c'est-à-dire que la compression est terminée et que le refoulement commence.
La rainure 41 communique alors avec la branche 26 de la rai- nure par l'orifice 25 du disque distributeur 24. Simultané- ment, une communication directe est établie entre la rainure 40 du rotor 1 et l'autre branche de la rainure 26. Cette rainure, d'une conformation prédéterminée, communique avec le disque distributeur 24 par une de ses branches et directement avec la face terminale du rotor entraîneur par l'autre branche.
Le but de cet agencement est d'assurer la communication simul- tanée des rainures du rotor latéral et du rotor central avec le conduit de refoulement, ceci pour ne pas obliger le gaz com- primé de passer d'une rainure dans l'autre à travers l'étroite fente entre les rotors. Pendant la rotation continue des ro- tors, la communication de l'espace entre filets avec.les deux branches de la rainure 26 est maintenue jusqu'en un point un peu avant la position indiquée dans la partie inférieure de la fig. 4. D'autre part, il existe une communication entre l'es- pace clos, indiqué en 42, et l'orifice 25, lorsque cet orifice quitte la rainure 26. L'espace 42, qui communique en permanence
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avec l'orifice 25, une fois que celui-ci a quitté la rainure 26, est tellement réduit qu'on peut le négliger.
Des disques distributeurs 23 et 24 sont nécessai- res pour empêcher le fluide de passer directement de la rainure de refoulement 26 dans le conduit d'aspiration. Ceci est repré- senté dans la partie inférieure de la fig.4. La fente 43,en forme de croissant, qui commence à se former entre deux flancs de filet, marque en effet le début d'un espace entre filets qui s'élargit en direction du côté de l'aspiration. Si aucun disque distributeur n'était prévu, cette fente communiquerait directement avec la rainure de refoulement 26, et il en résul- terait un retour de courte durée, mais violent, du gaz comprimé.
Le but du disque distributeur 28 prévu sur le côté de l'aspiration est le même. Mais ce disque n'est pas né- cessaire sur des rotors d'une longueur telle que le côté de l'aspiration soit fermé par les filets hélicoïdaux eux-mêmes, lorsque ceux-ci atteignent sur le côté du refoulement la posi- tion indiquée en 33 et 34. En effet, l'ouverture 35 disparaît si on donne aux rotors une longueur suffisante. Dr, étant donné que le volume aspiré ne subit qu'une augmentation extrêmement faible par le prolongement des rotors, on réalise un gain plus important, pour un certain volume entre filets, en réduisant la longueur des rotors et en fermant le côté de l'aspiration.
A cet effet, il est jusqu'ici usuel d'agencer le plateau latéral 7 de telle manière que l'extrémité du côté de l'aspiration soit masquée en cet endroit. Mais la surface à masquer est précisément la partie en forme de lentille de la face terminale qui correspond au point d'engrènement des filets hélicoïdaux. Or, s'est justement en cet endroit que se forme un espace clos entre les filets et le plateau latéral assurant l'étanchéité avec ces filets, espace qui, partant d'une valeur négligeable pendant la rotatioh, atteint finalement le volume indiqué en 44 de la figure 5. En ce. point, il doit se former
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un vide qui se remplit brusquement lorsque l'espace atteint sa valeur maximum, et lorsque cet espace s'ouvre en direction du conduit d'aspiration, de la manière indiquée sur la fig.5.
Le seul moyen pour s'y opposer consiste à,prévoir un orifice d'admission permettant au gaz de remplir continuellement cet espace pour éviter la formation d'un vide, et à adopter un agencement tel que l'espace hélicoïdal soit séparé du conduit d'aspiration sur le côté opposé du filet du rotor à flancs convexes. Ainsi que l'indique la fig.5, les orifices 29 ména- gent une entrée suffisante pour l'espace 44 dans lequel se produirait un vide dans d'autres conditions, tandis que l'ou- verture 35 est eu même temps fermée vers le conduit d'aspira- tion. Le fonctionnement est donc similaire à celui qui a été décrit précédemment pour le côté de l'aspiration, où les ori- fices 25 permettent au gaz comprimé de sortir de l'espace 45 (fig.3), mais assurent l'obturation de l'espace entre filets 46.
Sur le côté du refoulement, il est possible de ne prévoir qu'un disque distributeur sur le rotor muni de filets à flancs convexes, de la manière indiquée sur la figure 6. Ce rotor doit alors présenter des orifices de refoulement 47 à proximité de la face antérieure des filets à flancs convexes.
Mais on peut voir qu'il en résulte un orifice de refoulement 47 de faible section, et d'une forme non avantageuse. Il est donc préférable de prévoir des organes distributeurs sur les rotors munis de filets hélicoïdaux à flancs concaves.
Le mode de réalisation décrit comporte un rotor central portant des filets à flancs convexes, coopérant avec deux rotors latéraux portant des filets à flancs concaves.
L'agencement est le même si on choisit la combinaison. connue d'un rotor de l'un de ces types avec un seul rotor de l'autre
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type, ou si on choisit un rotor central de l'un des deux types, coopérant avec au moins trois rotors latéraux. Mais le mode de réalisation précédemment décrit présente des avantages particuliers, tels qu'ils ont été indiquée. Le choix de trois rotors latéraux au plus n'est indiqué que pour une. compression extrêmement faible, étant donné que, dans ce cas, l'angle de rotation des rotors devient trop petit pendant chaque course de compression, pour permettre l'obtention d'une compression appréciable et d'une durée de refoulement suffisante.
Il y a lieu d'ajouter qu'il est très important de choisir pour le rotor central un nombre impair de filets hélicoïdaux, pour obtenir un refoulement alternatif à travers les deux conduits de refoulement, et un débit plus uniforme.
Grâce à l'utilisation d'organes distributeurs sur le côté du refoulement, et grâce à la forme particulière de l'orifice de refoulement, on obtient une vitesse modérée d'écoulement ou refoulement.
Dans la description qui précède, il a été supposé qu'il s'agit d'un compresseur. Bien entendu, lorsqu'il s'agit d'un moteur actionné par un fluide compressible et comprimé les détails de l'agencement ainsi que le fonctionnement res- tent les mêmes.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Compared to helical gear pumps for non-compressible fluids, helical gear compressors are distinguished by the fact that in the latter the fluid enclosed in the gap between the threads of the meshed rotors and the compressor body is compressed to appropriate pressure before passing through the discharge pipe. In general, the chamber between the threads is limited on the discharge side by a partition which seals with the end of the rotors, and thus causes compression of the volume of fluid between the threads.
On the suction side of a helical gear compressor, the end faces of the rotors may remain open, since the helical threads provide the "Helical gear compressor or motor"
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separation between the suction duct and the chamber between the threads reduced, this chamber being then / during the consecutive rotation of the helical gears, until a discharge port is unmasked and the volume reduced me can be turned away.
The known arrangement has certain drawbacks which arise mainly from the difficulty of a suitable arrangement of the discharge port for the compressed fluid. In certain cases, this orifice is made in the end partition itself, closing and opening then taking place by the fact that the ends of the helical rotors mask this orifice in certain angular positions, with a certain necessary play, and open on the contrary, this orifice in other angular positions. In other cases, the delivery orifice is oriented radially, that is to say that it is made in the cylindrical parts of the body.
The edges of the threads are then used to interrupt the periodic communication between the chamber between the threads and the delivery duct. These two devices can also be combined.
But none of these methods is satisfactory.
Exclusively radial discharge is not advisable, given that a certain part of the volume between the threads and the wall, after the discharge of another part of the volume and the closing of the radial discharge orifice. ment by rotation is enclosed by the ends of the threads. It is therefore necessary to provide an outlet for this residual volume, either by means of another delivery orifice made in the partition, or by passages provided in the gears themselves, which results in losses.
A discharge orifice made in the terminal wall does not produce a more favorable result. This
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discharge orifice must be provided at such a point that direct communication of the discharge duct with spaces between low-compression threads during the continuous rotation of the rotors cannot be avoided, nor even direct communication with the duct. suction if the length of the rotors is not very considerable. Substantial losses, unpleasant noises and vibrations result from this.
The present invention relates to helical gear compressors in which the co-operating rotors are surrounded by a body or housing having on the high pressure side a partition in which a discharge orifice is made and with the- which the end aces of the helical rotors ensure the seal, and it avoids the aforementioned drawbacks thanks to the fact that of two rotors cooperating together one of them carries, at the end ensuring the seal with the partition, a distributor member intended in turn to ensure the closing of the intervals between the threads, this member having for each helical groove at least one distribution orifice provided near a side of the threads in such a way that, during certain parts of a rotation,
the distribution orifices are in communication with the delivery duct made in the partition. The member having the distribution orifices can be provided on the helical rotor having concave sides, and the distribution orifices must then be placed near the rear side of the thread, seen in the direction of rotation (front part of the groove helical). But this member can also be mounted on the helical rotor having convex flanks and the distribution orifices must then be arranged close to.
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moth of the anterior side of the thread, seen in the direction of rotation (posterior part of the helical groove).
The purpose of this arrangement is to allow the compressed fluid to exit as freely as possible through the delivery duct in certain angular positions of the threads, while preventing in other angular positions the exit of the compressed fluid from the chamber between fillets.
The invention also eliminates another difficulty. In all helical gear compressors, the compression of each volume between threads takes place separately, and each chamber between threads consists of at least two parts, a groove of one of the helical rotors cooperating with a groove of the other rotor, these two parts being connected together by a relatively narrow passage at the point where the rotors mesh with each other. Of course it is desirable that, in certain angular positions, the discharge is not effected only by one of the grooves, since in this case there must be a passage of fluid, absorbing power, to through the narrow communication slit between the two parts.
According to the invention, the delivery duct, beyond the distributor member, is therefore shaped in such a way that it also communicates with the grooves of the rotor without a distributor member. The helical gear compressor known per se, comprising a central rotor, preferably provided with threads with convex flanks, cooperating with lateral rotors having in this case threads with concave flanks, is particularly advantageous because each groove performs two compressions each time. rotation, and thus double the capacity of the compressor. But
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this arrangement, and even less that comprising a central rotor co-operating with three or more lateral rotors, has found no practical application, because the space available for delivery is too narrow.
However, this difficulty is eliminated by virtue of the particular arrangement according to the present invention, even: in the case of compressors operating at a high number of revolutions per minute. Another advantage resulting from this arrangement consists in that it becomes possible to provide on the central rotor an uneven number of threads; preferably a number of five, when this central rotor cooperates with two lateral rotors, which means that the compressions take place successively. By providing five threads on the central rotor, ten compressions are obtained at each revolution. The result is a more uniform discharge.
According to the invention, it is also possible to obtain an increase in the power, for a certain volume of the screws, by increasing the pitch without an increase in the length of the threads, even using on the low pressure side a distributor corresponding to that which has been described for the high pressure side. In the known helical gear compressors of this category, this increase in power has been achieved by using a sealed bulkhead even on the low pressure side, along part of the end face of the threads, which allows - was to increase the pace. However, this partition has the drawback that a certain volume between threads is enclosed in the manner previously described for the opposite end of the threads.
But, as this volume decreases on the discharge side during the rotation of the gears, an opposite effect is obtained on the suction side. The void
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which results, and which is followed by a sudden aspiration when the chamber fills, is however not desirable.
According to the invention, therefore, a suction distributor is also provided for this case on one of the helical rotors cooperating together. At this point, a partition having suction grooves can also be provided next to the distributor. The distributor can then be mounted on the desired rotor, and this in perfect coincidence with the arrangement on the discharge side, and symmetrically to this arrangement.
But it is easier to remove the partition '. terminal, and to let the fluid freely fill all the spaces between threads, with the exception of that or those which are masked by the distributor.
According to the invention, and if the distributor is mounted on the rotor having threads with convex flanks, this distributor receives at least one orifice for each helical groove, the orifices then being provided near the flanks of the anterior threads, seen in the direction of rotation (ie in the posterior part of the groove.)
The invention will be described in detail below in its application to a compressor. But it is obvious that it can also be applied to motors with helical gears, operating with fluid which can expand, introduced into the motor under a certain inlet pressure, the direction of circulation of the fluid and of rotation of the mo - tor being then opposed to the direction of circulation and rotation in a helical gear compressor.
AT
An embodiment of the object of the invention is shown in the accompanying drawing by way of example.
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Figure 1 is a longitudinal sectional view.
Figure 2 is a sectional view taken along the line A-A of Figure 1 with the helical rotors assumed to be removed.
Figures 3 and 4 are views on a larger scale, in two different positions, of the helical threads on the discharge side.
Figure 5 is an end view of the helical rotors, also on a larger scale, taken in plane B-B of Figure 1.
FIG. 6 is a view of a second embodiment, on the same scale as that of the preceding figures.
In figure 1 of the drawing, 1 designates a helical rotor fitted with five threads on the left and extended by a drive pin 2. At 3 and 4 are indicated two heloidal rotors fitted with four threads on the right, and meshing with the rotor 1. In a body 5 are formed cylindrical bores which follow the circumference of the rotors with the necessary play. On the body 5 are fixed by bolts 19 two side plates 6 and 7. In 8, 9, 10 and 11 are provided ball bearings which carry the spindles of rotors 1, 3 and 4. On the spindles of one end of the rotors are fixed toothed gears 12,13 by nuts 14,15. The side plates 6 and 7 bear on the outer face of the protective covers 16, 17. The cover 16 is provided with a seal 18 which adapts to the driving pin 2.
The bearings 8 and 9 are axially blocked by locking rings 20, and the spindles of the rotors are coupled to these bearings by nuts 21, 22. It follows from this arrangement that the helical rotors cannot move in the shaft. axial direction.
At one end of the threaded part of the rotors 3 and 4 are provided distributors 23, 24 which appear
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in the form of discs. The helical rotors 3 and 4 are kept in a position such that negligible play is provided between the partition 6 and the distributor discs. Each distributor disc is pierced with four holes 25 as shown in Figures 3 and 4. In the side wall 6 are provided two grooves 26 as shown in Figures 2 to 4. From these grooves start two delivery channels. 27 resulting in threaded connections which are dotted in figure 2.
At the opposite end of the helical rotor 1 is fixed a distributor disc 28 such that its inner face adapts during rotation with negligible play to the end face of the rotors 3 and 4. The distributor disc 28 has five orifices 29, arranged in the manner indicated in FIG. 5. This distributor disc 28 is not applied in a sealed manner against the plate 7.
In this place, on the contrary, a free space 30 is provided which communicates with the outside air via a certain number of channels 31.
The operation is as follows:
When the driving pin 2 is itself driven in rotation by an external motor, in the direction of the arrow, the helical rotors 3 and 4 are driven in rotation in the opposite direction, by means of the toothed gears. 12 and 13.
The central rotor 1 is provided with five threads with convex flanks, of epicyclic section, while the lateral rotors 3 and 4 each have four threads with concave flanks, also of epicyclic section. The transmission ratio between toothed gears 12 and 13 is 5: 4. Their teeth are preferably helical, and their pitch is the same as that of the threads near the bottom of the drive rotor. The fillets are made up of
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such that they cooperate with each other with negligible play during rotation, and the pinions are wedged in such a way that friction is avoided between the threads of the rotors.
During the rotation of the rotors, air or another gas is sucked from the outside into the chamber 30, through the orifices 31. Preferably, side inlet orifices can also be provided for the threads reaching certain positions. angular. The spaces between the threads, which communicate with the chamber 30, are then filled with air.
During the rotation of the rotors, these spaces are successively closed by the distributor disc 28. A space of this kind, which is constituted by a thread of the driving rotor, and a thread on one of the rotors side and communicating with the first, is closed during the rotation, between the threads, the body 5, the side partition 6 and the distributor discs 23, 24. This space between threads is also reduced during the rotation of the threads. rotors, until the orifices 25 cause it to communicate in a certain angular position with the grooves 26 and the discharge channels 27, after which the compressed gas is discharged.
The details of the operation emerge from figs. 3 to 5.
Fig. 3 shows the position of the helical threads of the rotors on the discharge side immediately after closing the space between the threads on the suction side. A helical groove, indicated at 33 in Figure 3, communicates on the suction side of the compressor with a groove 34 of the side rotor 3.
Figure 5 shows the other end of the helical rotors, which occupy the same angular position as in fig.3.
In this position, the two helical grooves
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dales 33 and 34 are interconnected by the inter-thread opening indicated at 35 in FIG. 3. The distributor disc 28 of the driving rotor 1 closes this opening on the suction side, which also causes the closure of the valve. space between lines.
During the consecutive rotation, the two helical grooves 33 and 34 reach positions 36 and 37. As a result, the volume is reduced and the fluid is compressed. Continuing their rotational movement, the helical grooves finally occupy the position 39 shown in Figure 3.
When the compression has reached the point established by the positions 40 and 41, the helical grooves enter into communication with the discharge duct, that is, the compression is completed and the discharge begins.
The groove 41 then communicates with the branch 26 of the groove through the orifice 25 of the distributor disc 24. At the same time, direct communication is established between the groove 40 of the rotor 1 and the other branch of the groove 26. This groove, of a predetermined shape, communicates with the distributor disc 24 via one of its branches and directly with the end face of the driving rotor via the other branch.
The purpose of this arrangement is to ensure the simultaneous communication of the grooves of the lateral rotor and of the central rotor with the delivery duct, in order not to oblige the compressed gas to pass from one groove to the other to the other. through the narrow slit between the rotors. During the continuous rotation of the rotors, the communication of the space between threads with the two branches of the groove 26 is maintained up to a point a little before the position indicated in the lower part of FIG. 4. On the other hand, there is a communication between the closed space, indicated at 42, and the orifice 25, when this orifice leaves the groove 26. The space 42, which constantly communicates
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with the orifice 25, once it has left the groove 26, is so small that it can be neglected.
Distributor discs 23 and 24 are required to prevent fluid from passing directly from the discharge groove 26 into the suction duct. This is shown in the lower part of fig.4. The crescent-shaped slot 43 which begins to form between two thread flanks in fact marks the start of a space between threads which widens towards the suction side. If no distributor disc were provided, this slot would communicate directly with the discharge groove 26, resulting in a short-lived, but violent, return of the compressed gas.
The purpose of the distributor disc 28 provided on the suction side is the same. But this disc is not necessary on rotors of such a length that the suction side is closed by the helical threads themselves, when these reach on the discharge side the position indicated. at 33 and 34. In fact, the opening 35 disappears if the rotors are given a sufficient length. Dr, since the suction volume undergoes only an extremely small increase by the extension of the rotors, a greater gain is achieved, for a certain volume between threads, by reducing the length of the rotors and closing the side of the aspiration.
For this purpose, it has hitherto been customary to arrange the side plate 7 in such a way that the end of the suction side is concealed at this location. But the surface to be masked is precisely the lens-shaped part of the end face which corresponds to the point of engagement of the helical threads. However, it is precisely in this place that an enclosed space is formed between the threads and the side plate ensuring the seal with these threads, a space which, starting from a negligible value during the rotation, finally reaches the volume indicated in 44 of Figure 5. In this. point, it must be formed
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a vacuum which suddenly fills when the space reaches its maximum value, and when this space opens towards the suction duct, as shown in fig. 5.
The only way to oppose this is to provide an inlet port allowing the gas to continuously fill this space to avoid the formation of a vacuum, and to adopt an arrangement such that the helical space is separated from the duct. suction on the opposite side of the thread of the rotor with convex flanks. As shown in Fig. 5, the orifices 29 provide sufficient inlet for the space 44 in which a vacuum would occur under other conditions, while the opening 35 is at the same time closed towards the suction duct. The operation is therefore similar to that which has been described previously for the suction side, where the orifices 25 allow the compressed gas to exit the space 45 (fig. 3), but ensure the closure of the space between threads 46.
On the discharge side, it is possible to provide only a distributor disc on the rotor provided with threads with convex flanks, as shown in Figure 6. This rotor must then have discharge orifices 47 near the outlet. anterior face of the threads with convex sides.
However, it can be seen that this results in a delivery orifice 47 of small cross section, and of a non-advantageous shape. It is therefore preferable to provide distributors on the rotors provided with helical threads with concave sides.
The embodiment described comprises a central rotor carrying threads with convex flanks, cooperating with two lateral rotors carrying threads with concave flanks.
The arrangement is the same if the combination is chosen. known from a rotor of one of these types with only one rotor of the other
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type, or if a central rotor of one of the two types is chosen, cooperating with at least three lateral rotors. But the embodiment described above has particular advantages, as they have been indicated. The choice of up to three lateral rotors is only indicated for one. extremely low compression, since in this case the angle of rotation of the rotors becomes too small during each compression stroke to allow appreciable compression and sufficient discharge time to be obtained.
It should be added that it is very important to choose an odd number of helical threads for the central rotor, to obtain an alternating discharge through the two discharge ducts, and a more uniform flow.
Thanks to the use of distributors on the delivery side, and thanks to the particular shape of the delivery orifice, a moderate flow or delivery speed is obtained.
In the above description, it has been assumed that this is a compressor. Of course, when it comes to a motor driven by a compressible fluid and compressed the details of the arrangement as well as the operation remain the same.
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