BE557563A - - Google Patents

Description

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   La présente invention est relative à un compresseur à roues à filets, comprenant, de manière connue- en soi,, un, certain nombre de rotors coopérants, avec une multiplicité' de saillies et de rainures s'engrenaut. et un carter- pourvu d'une entrée et d'une sortie pour le fluide de travail, et des pa- rois d'extrémité entre lesquelles les rotors sont situés. Les rotors et le carter sont formés les uns par rapport aux au- tres, de telle sorte que les rotors tournent l'un contre l'autre et contre le carter, avec un jeu donnant lieu à des chambres de compression comprenant chacune des   parties.de   rainures communicantes de deux rotors coopérants et variant en volume lorsque les rotors tournent. 



   Dans la conception habituelle de ces compresseurs à roues à filets, les rotors travaillent sans lubrifiant et tournent à un nombre de tours nettement élevé, par exemple de 10.0000 à 12.000 tours ou davantage. Avec une précision considérable des rotors et du carter, un jeu soigneusement réglé est maintenu entre les rotors eux-mêmes et entre les rotors et le carter, et pour empêcher les rotors, pendant le fonctionnement, de venir en contact direct les uns avec les autres en risquant de se gripper, les rotors sont pourvus de roues de synchronisation travaillant ensemble, qui assu- rent que le jeu nécessaire est maintenu.

   A ces grandes vites- ses de rotor, une transmission doit être prévue entre le com- , presseur et le moteur d'entraînement, ce dernier pouvant con- sister en un moteur électrique ou en un moteur à combustion interne faisant un certain nombre de tours d'environ 3.000 par minute, laquelle transmission, cependant, agrandit l'in- stallation et augmente l'encombrement. Avec une liaison dired 

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 te entre ce type de moteur et un compresseur à roues à filets du type auquel se rapporte l'invention, les fuites par le jeu augmentent dans des proportions élevées par rapport aux fui- tes qui se présentent lorsque le moteur de la roue à filets fonctionne avec son nombre de fouis normal, pourvu que l'aug- mentation de pression soit la même.

   Du fait du petit nombre de tours, d'une manière générale, il n'y a qu'une quantité d'air plus petite, correspondant au nombre de tours, qui peut être passée à travers le compresseur, tandis que les pertes par fuites sont encore environ les mêmes au grand nombre de tours. Les pertes par fuites à un nombre de tours normal s'élèvent seulement à quelques pourcents, mais lorqqu'on tra- vaille au nombre de tours inférieur, elles s'élèveraient à environ 50% de la quantité d'air prise dans le compresseur. 



   L'objet de la présente invention est, en premier lieu, de procurer un compresseur à roues à filets qui puisse être entraîné directement par un moteur électrique ou un moteur à combustion interne et qui fonctionne avec un minimum de pertes par fuite. En éliminant une transmission entre le moteur et le compresseur à roues à filets, l'encombrement est réduit et, en plus, le bruit gênant qui se produit à de plus grands nombres de tours est éliminé. Pour maintenir les pertes par fuite entre des limites acceptables, le compres-   seur à   roues à filets suivant l'invention fonctionne avec des joints à huile dans le jeu entre les rotors eux-mêmes et en- tre ceux-ci et le carter en plus de quoi le liquide sous pres- sion joue le rôle d'agent de refroidissement dans le compres- seur. 



   La première caractéristique de l'invention est que des ouvertures d'admission sont prévues aux chambres de tra- vail du compresseur pour un liquide sous pression qui doit 

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 être distribuée au jeu entre les rotors   et outre   ceux-ci et le carter pour réduire les   fuites   par ces jeux et aussi pour procurer un effet de refroidissement. 



   Le liquidé   d'étanchéité   et de refroidissement peut avantageusement consister en une huile lubrifiante fournie sous pression. La chaleur de la compression engendrée pendant la compression est transférée de l'air ou du gaz qui est com- primé dans l'installation, à l'huile sous pression, et en particulier si l'huile sous pression est fournie sous forme finement divisée en sorte qu'une grande surface se présente pour le transfert de la chaleur et que le processus de com- pression s'approche de plus en plus d'un processus de compres- sion isotherme, avec ce résultat qu'il y a moins de   puissance        consommée pour comprimer une seule et même quantité   d'air.'   Dans beaucoup de cas, le refroidisseur, autrement nécessaire' après le compresseur pour le gaz comprimé,

   peut être   éliminé.        



  Dans des compresseurs travaillant à sec, les canaux de refroi- dissement nécessaires dans les extrémités du carter et dans les paliers des arbres de rotor pourraient être simplifiés et compris dans un système de circulation ordinaire d'huile ou de liquide sous pression qui fournit du liquide sous pressssion d'une part pour la fermeture étanche des joints entre les rotors eux-mêmes et entre les rotors et l'enveloppe et les parois extérieures du carter et d'autre part pour refroidir le compresseur en fonctionnement, ce refroidissement, outre le refroidissement de la chambre de travail) pouvant consister aussi à refroidir les rotors intérieurement et simultanément oU,en variante, comprendre le refroidissement du carter du compresseur.

   Pour refroidir le carter du compresseur, au moins l'enveloppe du carter et la paroi d'extrémité du c8té échappement du compresseur devraient être faits à double pa- roi, le liquide sous pression circulant dans l'espace inter- médiaire. 

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   Comme dans ce compresseur, du fait du mélange du gaz et du liquide sous pression, l'agent de travail présente une densité plus grande que le gaz seul, un jeu considérable peut être toléré dans le compresseur pour la même quantité admise de fuites que dans un compresseur travaillant à sec. 



   En d'autres termes, les exigences extrêmes de précision de fabrication du compresseur peuvent être réduites eb sa produc- tion peut être rendue moins coûteuse. 



   Les agencements de synchronisation qui sont autre- ment nécessaires pour des compresseurs travaillant à sec, du type à roues à filets, peuvent être éliminés ce qui simplifie aussi le compresseur et diminue encore son prix d'établisse-   ' ment.    



   Etant lubrifiés, les rotors   peuventcompénétrer   directement'et ainsi on disposera d'un choix plus grand de matériaux pour fabriquer les rotors. En général, les rotors dans des compresseurs à roues à filets sont faits d'acier et la plupart du temps d'un acier allié de haute qualité. Cepen- dant, dans une construction suivant l'invention, les rotors coopérants peuvent avantageusement être faits d'un matériau différent, par exemple l'on peut être d'acier et l'autre de bronze ou dans dertains cas l'un peut être métallique et l'au- tre de matière plastique. 



   Ces objets et avantages et d'autres de l'invention seront décrits plus complétementen se réf érant aux dessins annexés montrant à titre d'exemple diverses formes de réalisa- tion suivant les principes de   l'invention.   



   La figure 1 est une coupe verticale longitudinale d'un compresseur à filet suivant l'invention. 



   La figure 2 montre en coupe transversale partiel- le un détail de ce compresseur suivant la ligne 2.2 de la fi. gure 1. 

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   La figure 3 est une coupe'   ,Longitudinale     verticale.   d'une autre forme de réalisation d'un compresseur à roues à filets suivant l'invention. 



   La figure 4 est une vue en bout de la paroi d'extré- mité du côté admission du compresseur, suivant la ligne 4-4 de la figure 3. 



   La figure 5 est une coupe verticale longitudinale d'une autre forme de réalisation encore d'un compresseur à roues à filets suivant l'invention. 



   La figure.6 est une coupe longitudinale horizontale suivant la ligne 6-6 de la figure 5 de ce compresseur. 



   La figure 7 est une coupe transversale partielle suivant la ligne 7-7 de la figure 5. 



   La figure 8 est une vue de la paroi terminale du côté échappement faite suivant la ligne 8-8 de la figure 5. 



   La figure 9 est une coupe longitudinale verticale partielle d'une construction modifiée de l'extrémité du rotor du côte échappement. 



   La figure 10 est une vue en bout partielle du rotor dans.la direction   10-10   de la figure 9. 



   La figure 11 est une coupe longitudinale verticale d'une autre forme de réalisation d'un compresseur à roues à filets suivant   l'invention.   



   La figure 12 est une vue de la paroi d'extrémité du côté admission du carter suivant la direction 12-12 de la figure 11. 



   La figure 13 montre en coupe un détail du compres- seur suivant la figure 12. 



   La figure 14 est une coupe partielle de la même manié -re qu'à la figure 11 d'une forme de réalisation modifiée   d'un   compresseur à roues à filets suivant   l'invention.   

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   La figure 15 montre schématiquement une installa- tion complète comprenant un compresseur à roues à filets sui- vant l'invention. 



   Le compresseur à roues à filets suivant les figures 1 et 2 comprend deux rotors coopérants 20 et 22 dont 1'un, le rotor mâle 20, est pourvu de saillants convexes   24   et de rainures intercalaires 26, et coopère avec l'autre rotor, ou rotor femelle 22, qui est pourvu de saillies concaves 28 et de rainures intercalaires 30. Les rotors sont pourvus d'arbres d'extrémité 32 et   34   qui sont situés dans les parois termina- les 36 et 38 du carter 40 du compresseur qui comprend en outre une enveloppe   42   enfermant les rotors.

   La paroi d'extrémité 36 comprend un élément séparé tandis que la paroi d'extrémité 38 est faite d'une pièce avec la chemise 42. le carter est pourvu d'un orifice d'admission   44   et d'un orifice d'échappement   46   pour le gaz, par exemple de l'air, qui doit être comprimé dans la machine. Dans l'exemple montré, l'admission 44 est située au bas et l'orifice   dtéchap-   pement 46 en haut et chacun dans ou près de la paroi d'extré- mité correspondante du carter, respectivement. Cependant, l'invention n'est pas réduite à placer ou concevoir l'admis- sion et l'échappement qui peuvent être modifiés.suivant des      principes bien connus. 



   L'enveloppe 42 et les parois d'extrémité 36 et 38 sont à doubles parois et à l'espace intermédiaire 48 entre ces parois) du liquide sous pression est fourni par une source de liquide, (non montrée) dont la liguide est injecté . par des ouvertures d'alimentation 50,52 et/ou 54 dans la chambre de travail de la machine. Comme il est évident des figures 1 et 2, le liquide sous pression peut être amené par des ouver- tures d'admission 50 qui sont dispersées du c8té haute pres- sion du compresseur le long d'une ligne d'intersection 56 qui 

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 est formée par le carter 42 entre ses tronçons en canons cy-, lindriques 58 et 60 entourant les paires coopérantes de rotors et le long de laquelle les saillants et rainures s'interpéné-   trent   lorsque les rotors tournent.

   Le liquide sous pression agit comme lubrifiant ou agent de refroidissement lorsque les rotors tournent et fonctionne aussi comme agent d'étanchéi- té entre les tronçons de rotors qui, pendant leur rotation, se compénètrent et ferment le passage de fuite correspondant ainsi que les passages de fuite entre les saillants des rotors et les parties en canons du carter et entre les extrémités du rotor et les parois terminales de l'enveloppe. 



   Comme il est évident 'de la figure 2 que les rotors tournent dans des sens l'un vers l'autre et de ce fait le liquide sous pression fourni à, la partie inférieure de la ma- chine est dé nouveau amené à s'élever le long des parties d'enveloppe du carter par la rotation des saillants de rotor. 



   Au lieu d'ouvertures d'injection 50 le long du milieu du côté supérieur du carter, le liquide sous pression peut, par exemple, être injecté axialement par les ouvertures 52 dans la paroi d'extrémité 36 du côté basse pression de la machine. Particulièrement dans les cas où le carter de la machine ne présente pas une enveloppe de refroidissement, le liquide sous pression peut être injecté comme montré en 54, directement dans l'orifice d'admission   44.   Dans d'autres cir- constances, il peut être convenable de fournir le liquide sous pressi,on par des ouvertures d'alimentation 62 disposées sui- vant une ligne sur les tronçons d'enveloppes cylindriques res-   pectives   situées entre la ligne d'intersection du côté haute pression et le plan passant par les axes de la paire coopéran- te de rotors.

   Les diverses possibilités précitées peuvent être utilisées séparément ou   combinées à   deux ou à plusieurs. 

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   A la figure 1, les rotors montrés sont pourvus aus- si d'agencements de refroidissement. Le rotor a une cavité ntérieure   64 et   un alésage 66 dans l'arbre d'extrémité   34   est alimenté en agent de refroidissement via un ajutage d'in-   jection   68. Depuis un alésage 70 dans l'autre arbre d'extré- mité 32, l'agent de refroidissement est amené via des canaux radiaux 72 à l'espace intermédiaire 48 dans les parois du carter et est injecté de là dans les chambres de travail du compresseur. 



   Le compresseur à roues à filets montré aux figures 3 et   4   est pour l'essentiel construit de la même manière que celui justement décrit mais dans ce cas le liquide sous pres-. sion est fourni depuis les cavités 48 dans la paroi d'extrémi- té 36 du cote basse pression via des ouvertures d'alimentation 74qui s'ouvrent dans les tronçons de rainures des rotors et de préférence, comme montré, près des fonds des rainures. 



   Dans le compresseur à roues à filets montré aux figures 5-8, ledit dispositif est aussi muni. de rotors et de parois de chambres à travers lesquelles le liquide sous pres- sion est mis en circulation   comme agent.de   refroidissement avant qu'il soit injecté dans les chambres de travail du com- presseur. Dans ce cas, le liquide sous pression est amené aux rotors par des canaux 76 disposés radialement et l'amenée de liquide sous pression au système de refroidissement est réalisée par des moyens de communication 78. Des cavités 64 dans les corps de ctors, des canaux radiaux 80 conduisent aux rainures de rotors 26 et 30, où ils s'ouvrent comme ouver- tures de délivrance du liquide sous pression.

   Ces ouvertures . d'alimentation 80 s'ouvrent habituellement dans le fond des rainures et de préférence près du flanc de chaque saillie de rotor   24   et 28 respectivement, qui passe en tête lorsque le rotor tourne.. 

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   Comme illustré auxfigures 5 et 8, on a prévu une rainure de distribution 82 pour le liquide sous pression du c8té sortie'de la paroi terminale   38,   qui comprend des tron- Çons de rainure 84 et 86 enfermant chacun la moitié inférieure des alésages 88 et 90 respectivement pour les arbres de rotors dans la paroi terminale 38 du côté échappement, un tronçon de rainure intermédiaire 92 reliant leurs tronçons de rainures; et encore des tronçons de rainures d'extrémité 94 et 96 du côté extérieur de chaque alésage 88 et 90, respectivement,   s'éten-   dant vers les sections de coins supérieurs de la paroi d'ex- trémité. 



   Par les ouvertures inférieures et supérieures 98 et 100 la rainure de   distribution   est reliée aux cavités remplies de liquide sous pression 48 de la paroi d'extrémité 38, d'où l'agent d'étanchéité et lubrifiant est amené et reconduit. 



   Ees figures 9 et 10 montrent un autre procédé pour fermer et lubrifier l'extrémité à haute pression du rotor depuis les cavités remplies de liquide sous pression de la paroi terminale correspondante. Dans le fond des rainures l'extrémité du rotor est pourvue de tringles d'étanchéité sail- lantes et de forme de préférence annulaire 102, entre lesquel- les le liquide sous pression est amené des cavités 48 par des ouvertures d'admission 104. 



   Du fait de la pression, les rotors sont forcés vers l'arrière contre la paroi d'extrémité du côté d'entrée, raison pour laquelle il était habituel de bloquer l'extrémité libre- ment saillante de l'arbre d'extrémité du côté haute pression du rotor, à l'aide d'un écrou d'arrêt ou dispositif semblable. 



  Ces pièces de bloqage peuvent être supprimées en utilisant le liquide sous pression dans la paroi d'extrémité 36 du côté basse pression pour empêcher les rotors de se déplacer axiale- ment en direction de l'extrémité à basse pression. 

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   Les figures 11-13 montrent à titre d'exemple une forme de réalisation suivant laquelle dans la partie termina-    le   36 du c8té basse pression est située une rainure annulaire 
106 dans laquelle est disposée une bague de palier 108, én, surface de cette bague de palier faisant face au rotor et étant pourvue d'un certain nombre de fentes de lubrification radiales 110, qui s'amincissent dans le sens de rotation du rotor, indiqué par une flèche à la figure 13. La forme spé- ciale de ces fentes établit une pression supplémentaire dans l'agent sous pression, celui-ci étant fourni par.des canaux convenables venant des cavités   48   dans la paroi terminale 36. 



   La figure 14 montre une fente annulaire 111 dans la paroi terminale 36, à remplir de liquide sous pression pour les ême $buts d'étanchéité et d'équilibrage. le   compresseur .112   dans l'installation suivant la ' figure 15 est   entraîné   directement par un moteur électrique 
114 et l'air qui est aspiré à travers l'admission   44   est fourni à l'état comprimé à l'endroit usuel. Dans l'exemple ' . montré, cependant, l'air comprimé passe d'abord par un sépara. 



   -teur 116 pour la séparation de l'huile de graissage avant qu'elle s'échappe en empruntant le conduit 118. L'huile lu- brifiante est aspirée d'un puits 120 à l'aide de deux pompes à huile 122 et   124   et est conduite par une paire de tuyaux 
126 et 128 pourvue chacun d'un refroidisseur 130 et 132, res-   pectivement,   au compresseur pour injection. L'huile séparée dans le compresseur et l'huile séparée dans le séparateur re- tourne au puits par les tuyaux   134   et 136. 



   Dans beaucoup de cas on a montré que de l'eau peut être utilisée avec d'excellents résultats. 
 EMI10.1 
 



  REVEi'miCATIONS.- 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1.- Dispositif à roues à filets comprenant au moins <Desc/Clms Page number 11> deux rotors coopérants mâle et femelle, ayant au moins trois saillies et rainures hélicoldals coopérantes et un carter pourvu d'une admission et d'un échappement pour un fluide, et de parois terminales entre lesquelles les rotors sontsitués lesdits rotors et le carter étant formés les uns par rapport aux autres pour fournir ensemble des chambres de compression lorsque les rotors tournent, chaque chambre comprenant des parties de rainures communicantes de deux rotors coopérants et variant en volume lorsque les rotors tournent, et des ou- vertures d'alimentation prévues vers la chambre de travail du.dispositif pour fournir un liquide destiné à être distribue entre les rotors et le carter pour réduire les fuites entre eux.

2. - Dispositif à roues à filets suivant la revendi- cation 1, dans lequel le liquide est fourni sous pression.

3. - Dispositif à roues à filets suivant la revendi- cation 1, dans lequel le liquide est introduit pas aspiration 4.- Dispositif à roues à filets dans lequel les -rotors tournent l'un contre l'autre et contre le carter avec un jeu, le liquide étant fourni pour réduire les pertes par ce jeu.

5. - Dispositif à roues à filets suivant la revendi- cation 1, dans lequel le rotor mâle'entraîne le rotor femelle directement.

6. - Dispositif à roues à filets suivant la revendi- cation 1, dans lequel le :liquide est amené le long de la ligne d'intersection du côté haute pression qui est fournée par le carter entre ses deux tronçons en canons cylindriques enfer- mant une paire de rotors coopérants, et le long de laquelle les saillants et les rainures des rotors s'interpénètrent lorsque les rotors tournent.

7.- Dispositif à roues à filets suivant la revendra -tion !, dans lequel le liquide est amené suivant une ligne <Desc/Clms Page number 12> sur le tronçon de canon cylindrique respectif, qui est situé entre la ligne d'intersection du côté haute pression et le plan passant par les axes de la paire de rotors coopérants.

$.- Dispositif à roues à filets suivant la revendi- cation 1, dans lequel le liquide est amené dans le jeu entre les extrémités desrotors et la paroi terminale du côté échap- pement du compresseur 9,- Dispositif à roues à filets suivant la revendi- cation 8, dans lequel les extrémités des rotors du côté échap- pement du compresseur sont pourvues chacune d'un certain nombre de tringles d'étanchéité concentriques dirigées vers l'extérieur, entre lesquelles le liquide est amené.

10. - Dispositif à roues à filets suivant la reven- dication 9, dans lequel une rainure d'alimentation et de dis- tribution pour le liquide est prévue dans la paroi terminale . du côté d'échappement, ladite rainure comprenant des tronçons de rainures qui enferment chacun la moitié inférieure des alé- sages pour les arbre de rotors dans la paroi terminale du c7té échappement, un tronçon de rainure intermédiaire reliant ces tronçons de rainures, et d'autres tronçons de rainures d'extrémité du côté extérieur de chaque alésage, respective- ment, s'étendant vers la section de coin supérieure de la pa- roi terminale.

11.- Dispositif à roues à filets suivant la reven- dication 1, dans lequel le liquide est amené de la paroi d'ex- trémité du côté entrée par des ouvertures d'admission qui s'ouvrent dans les tronçons de rainures des rotors, de préfé- rence près du fond des rainures.

12.- Dispositif à roues à filets suivant la revendi- cation 1, dans lequel le carter et au moins aussi la paroi extrême du côté échappement sont à double paroi et où.le li- quide circule dans les espaces intermédiaires. <Desc/Clms Page number 13>

13. - Dispositif à roues à filets suivant la reven- dication 1, dans lequel les rotors sont creux et pourvus d'ar- bres d'extrémité dans lesquels sont situés les moyens d'entrée et de sortie pour le liquide allant vers et partant des espa- ces intermédiaires des rotors pour refroidir encore le comprees- seur à roues à filets.

14. - Dispositif à roues à filets suivant la reven- dication 13, dans lequel les parois des rotors sont pourvues d'ouvertures de délivrance pour le liquide, qui débouchent dans les rainures des rotors.

15. - Dispositif à roues à filets suivait la revendi- cation 14, dans lequel les ouvertures d'admission pour'le liquide s'ouvrent dans le fodd des rainures, de préférence près du flanc de chaque rotor qui est en tête lorsque le ro- tor tourne.

16.- Dispositif à roues à filets suivant la revendi- cation 13, dans lequel le liquide est amené aux passages ou fentes d'étanchéité du côté échappement pour former joint étant -che entre les extrémités à haute pression des rotors et la paroi d'extrémité voisine du carter.

17. - Dispositif à roues à filets suivant les reven- dications 12 et 13, dans lequel les creux du carter, des pa- rois d'extrémité et des rotors sont associés pour donner un système de circulation commun pour le liquide.

18.- Dispositif à roues à filets suivant la revendi- cation 1, dans lequel les rotors sont empêchés de .prendre un mouvement axial vers le côté admission, dans la paroi d'extré- mité duquel est située une fente annulaire s'ouvrant autour de l'arbre de rotor respectif, ladite fente annulaire obligeant le liquide fourni sous pression à aller contre la section non ? occupée des extrémités des rotors de telle sorte que le mouve- <Desc/Clms Page number 14> ment axial du rotor contre l'extrémité côté admission est contrarié et que le liquide sous pression est admis de la fente annulaire aux rainures de rotor.

19.- Dispositif à roues à filets suivant la reven- dication 18, dans lequel la bague de palier est placée dans ladite fente annulaire, la surface de ladite bague de palier faisant face au rotor et étant pourvue d'un certain nombre de fentes de lubrification en forme amincie qui s'amincissent dans le sens de la rotation.

20. - Dispositif à roues à filets suivant la reven- dication 18, dans lequel le liquide sous pression est aussi fourni à l'extrémité, côté évacuation du compresseur dans le . but d'assurer l'étanchéité et le refroidissement entre les extrémités correspondantes des rotors et la paroi adjacente terminale du carter.

21. - Dispositif à roues à filets suivant la reven- dication 1, dans lequel le liquide est de l'huile lubrifian- te.