BE563459A - - Google Patents

Description

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   La présente invention, due aux travaux de M.   BBEELLE,   a pour objet des compresseurs rotatifs de type volumétrique pouvant fonctionner à des vitesses de rotation élevées avec un bon rendement. 



   Parmi les compresseurs rotatifs actuellement connus on peut ci- ter notamment les compresseurs ROOTS et les compresseurs à palettes. 



   Par rapport aux compresseurs ROOTS, les compresseurs rotatifs selon l'invention présentent l'avantage de permettre d'obtenir des taux de compression plus élevés et des débits   plùs   importants; par rapport aux compresseurs à palettes ils offrent l'avantage d'un équilibrage parfait, d'une vitesse de rotation plus élevée et de l'absence de tout frottement mécanique ce qui permet d'éviter les délicats problèmes de la   lubrifica-   tion. 



   Les compresseurs rotatifs selon la présente invention comportent notamment un rotor central muni de n pistons identiques,de préférence ré- gulièrement réparties sur la périphérie à 360 /n les unes des autres par rapport à l'axe de ce rotor et un ou plusieurs rotors d'étanchéité compre- nant chacun e évidements destinés à permettre le passage-des pistons du rotor central. Ces divers rotors roulent sans glisser les uns sur les au- tres, ce qui entraîne la condition e = diamètre du rotord'étanchéité. n diamètre du rotor central. 



  Le synchronisme de mouvement des rotcrs est assuré au moyen d'engrenages extérieurs. Chacun des rotors comporte sur toute sa périphérie (à l'excep- tion de l'emplacement des pistons et des évidements correspondants) une série de petites dents ou rainures convenablement espacées et réalisant avec la série de pistons des autres rotors un système de labyrinthe qui provoque la turbulence des gaz en opposant de fortes pertes de charge à leur passage, réduisant ainsi considérablement les fuites, ce qui permet de réaliser une bonne étanchéité entre les rotors sans aucun frottement. 



   Les divers rotors d'étanchéité tournent chacun dans un logement de même diamètre que le rotor (au jeu près) et le rotor central dans-un logement cylindrique de diamètre égal à celui du rotor central augmenté de deux fois la hauteur d'un piston (au jeu près) de manière à constituer un espace annulaire entre le rotor central et son logement. 



   La forme des pistons et des évidements, la disposition des ro- tors les uns par rapport aux autres et le système de refroidissement peu- vent être choisis parmi ceux qui ont été décrits dans les brevets antérieurs déposés respectivement le 16 mars 1956 sous le numéro   546.159  le 26 septem-- bre 1957 sous le numéro 561.136, le 12 novembre 1957 sous le numéro 562. 313 et le 22 novembre 1957 sous le numéro 562.613. 



   Il peut être intéressant notamment d'adopter comme forme des évidements des rotors d'étanchéité celle qui a été décrite dans le brevet n  561.136. Cette forme présente notamment l'avantage de permettre l'é- vacuation en amont du piston des gaz restant enfermés entre celui-ci et la paroi de l'évidement correspondant, ces gaz étant recyclés dans la partie compression de l'espace annulaire. L'un des agencements les plus simples des.compresseurs rotatifs selon l'invention est celui de là figure 1 qui représente un compresseur rotatif comprenant un seul rotor d'étanchéité r. 



  Le rotor central R comporte deux pistons D1 et D2. L'admission des gaz à comprimer se fait par le canal A et   l'évacuation   des gaz comprimés s'ef- fectue par l'orifice de sortie S. Le fonctionnement des compressions ro- tatifs selon l'invention seia décrit pour plus de simplicité en se réfé- rant à la figure 1, étant bien entendu que le principe de ce fonctionnement reste le même pour tous les autres compresseurs faisant l'objet de la pré- 

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 sente invention tels que par exemple ceux qui sont représentés aux figu- res 3, 4 et 5. 



   Ce fonctionnement est le suivant : 
Le rotor central étant actionné par un moteur et tournant par exemple dans le sens des aiguilles d'une montre, le piston D2' en se dé- plaçant, aspire par l'orifice d'admission A le gaz à comprimer dans l'espa- ce annulaire Q (constitué par l'espace compris entre le rotor central et son logement). Après son passage dans l'évidement E1 le piston D1 vient obturer la communication entre l'orifice A et l'espace annulaire Q enfer- mant ainsi dans ce dernier les gaz précédemment aspirés par le piston D2' ceux-ci occupant alors l'espace annulaire compris entre les deux pistons. 



  Le déplacement du piston D1 entrainora à nouveau ltadmission de gaz dans la partie de l'espace annulaire Q comprise entre la paroi du rotor r et le piston D1 lui-même. Lorsque le piston D2 aura pénétré complètement dans l'évidement E2 les gaz enfermés entre les deux pistons commenceront à être comprimés dans la partie de l'espace annulaire Q comprise entre le piston D1 et la paroi du rotor r jusqu'au mcment où l'évidement E1 fera communi- quer cette partie de l'espace annulaire avec l'orifice de sortie S des gaz comprimés. Ces gaz comprimés entre le piston D1 et le rotor r sont chassés dans l'orifice S jusqu'au moment où le rotor r obture cet orifice . Si- multanément le piston D2 aspire derrière lui le gaz à comprimer.

   Lorsque le piston D1 aura pénétré complètement dans l'évidement E1' le piston D2 commencera à comprimer entre lui-même et la paroi du rotor r les gaz pré- cédemment aspirés dans l'espace annulaire par le piston D1. Le cycle se reproduit alors de façon identique. 



   Le fonctionnement de ce compresseur est, comme on le voit, carac- térisé par le fait qu'un des pistons aspire dans l'espace annulaire le gaz à comprimer pendant que l'autre piston comprime le gaz précédemment intro- duit dans ltespace annulaire; le rotor d'étanchéité r servant non seule- ment à assurer l'étanchéité entre la partie admission et la partie compres- sion de l'espace annulaire mais encore à constituer un système distributeur pour le gaz comprimé. 



   La figure 2 représente une coupe selon X-Y du compresseur rota- tif représenté sur la figure 1, A titre d'exemple on y trouve représenté sur les faces latérales des divers rotors des dispositifs d'étanchéité ana- logues à ceux dont sont munies les parois de forme cylindrique de ces ro- tors, ces dispositifs étant constitués par des séries de dents ou rainures en forme de couronnes ménagées sur les faces latérales (perpendiculaires aux axes)des rotors et sur les faces internes correspondantes de leurs lo- gements de manière à réaliser un système de labyrinthe annulaire limitant le plus possible les fuites. Ces dispositifs constituent en quelque sorte plusieurs pots de détente en série permettant de réaliser une excellente étanchéité.

   Il convient de remarquer que les espaces compris entre les faces latérales des rotors et les faces internes correspondantes de leurs logements peuvent être mis en communication avec l'air libre au moyen de conduits aménàgés dans la masse du stator conformément au dispositif dé- crit dans le brevet ? 561.136 déposé le 26 septembre 1957. L'établisse- ment d'une telle communication présente notamment l'avantage d'empêcher les fuites de gaz d'échappement d'atteindre les roulements, 
L'obtention de taux de compression élevés peut être obtenue no- tamment au moyen de compresseurs tels que par exemple celui représenté sur 

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 la figure 2 (compresseur, à deux étages).

   Les gaz comprimés obtenus à la sortie du.,-premier étage de compression servent à alimenter le second étage de compression où ils sont portés à des pressions plus élevées, les gaz comprimés obtenus à la sortie du second étage pouvant éventuellement être comprimés à nouveau dans les étages suivants de compression. 



   La figure 3 représente un   compressseur   rotatif selon l'inven- tion comportant deux rotors d'étanchéité diamétralement opposés par rap- port à l'axe du rotor central. Son fonctionnement est le même que celui du compresseur représenté sur la figure 1 avec cette différence que l'es- pace annulaire compris entre le rotor central et son logement se trouve divisé en 2 parties séparées de façon étanche par les rotors d'étanchéité r1 et r2 et qui constituent respectivement les compartiments Q1 et   Q2.   



  Les pistons D1 et D2 aspirent le gaz à comprimer respectivement par les orifices B et A. et compriment simultanément le gaz précédemment introduit par l'autre piston dans le compartiment où ils se déplacent. Il y a ain- si deux zones de compression c'est-à-dire en quelque sorte deux compres- seurs en un seul.. Dans le cas de la figure 3 les courses de compression dans les compartiments Q1 et Q2 étant égales, la pression des gaz aux ori- fices de sortie S1 et   S2 est   la même ( en supposant que les gaz admis par A et B   soient 11   la même pression).

   Il peut être intéressant dans ces con- ditions de réunir les orifices de sortie des gaz comprimés par une cana- lisation telle que   celle   représentée sur la figure 3 (canal T) d'où les gaz comprimés peuvent être dirigés par exemple vers un réservoir de stockage. 



   Les compresseurs de ce type présentent l'avantage de permettre d'obtenir des débits supérieurs à ceux qu'on obtient en utilisant des com- presseurs du type de celui représenté sur la figure 1, du fait de leur double zone de compression. Toutefois ils ne permettent pas d'obtenir des taux de compression aussi élevés car la course d'admission ou de compres- sion pour chaque piston y est plus faible que dans le cas des compresseurs du type précédent (figure   1).   



   Le compresseur rotatif représenté à la figure 4 est le même que celui de la figure 3 avec cette différence que les courses de compression dans les compartiments Q1 et Q2 sont inégales ce qui permet d'obtenir aux orifices de sortie S1 et S2 du gaz comprimé avec des débits différents et scus des pressions différentes. 



   Ia figure 5 représente un aménagement du compresseur représenté à la figure 4, cet aménagement consistant à mettre en communication par l'intermédiaire d'un canal K l'orifice de sortie S1 de la zone de compres- sion à moindre débit avec le logement du rotor d'étanchéité r1 correspon- dant à la zone de compression à plus grand débit. Chacun des évidements du rotor r1 passe ainsi devant l'orifice de section pq du canal k, ce qui permet de remplir les évidements de gaz sous pression déjà élevée avant    qu'ils n'entrent en communication avec l'orifice S de sortie des gaz comprimés, ce qui a notamment pour effet d'éviter tout retour des gaz comprimés   du réservoir de stockage dans l'évidement par le conduit de sortie S1. 



   Il convient de signaler que dans les différents types de compres- seurs selon l'invention il peut être avantageux de faire déboucher l'orifi- ce ou les orifices de sortie des gaz comprimés dans les faces internes la- térales des logements des rotors d'étanchéité, l'emplacement de l'orifice de sortie correspondant à chaque rotor d'étanchéité étant choisi de maniè- re qu'il soit en communication avec l'un des évidements lorsque celui-ci communique avec la partie compression de l'espace annulaire et qu'il   cesse d'e-   

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  a'Wci-l'é\ri.dementl Idrsqu 1 un des 'p'Ï!3'tonËr' du rotor central pénètre le plus complètement possible dans l'évidement (afin d'éviter que les gaz comprimés ne reviennent dans l'évidement par suite de l'aspiration provo- quée par l'augmentation du volume disponible dans l'évidement résultant du dégagement progressif du piston). Dans ce cas on adoptera de préférence comme profil des évidements des rotors d'étanchéité celui décrit dans le brevet ?   546;159.   



   Une position de l'orifice de sortie des gaz comprimés répondant à ces conditions est représentée en pointillé sur la figure 1. 



   Dans un but de simplification, seuls des compresseurs ayant un ou deux rotors d'étanchéité possédant chacun 2 évidements et un rotor cen- tral possédant 2 pistons ont été représentés sur les figures 1 à 5. Il convient cependant de noter que des compresseurs ayant plus de deux rotors d'étanchéité possédant chacun 2 évidements ou davantage et dont le rotor central comporte plus de 2 pistons peuvent fonctionner selon le même prin- cipe et entrent dans le cadre de la présente invention. 



   Bien entendu les compresseurs selon   l'invention   peuvent tout aus- si bien être utilisés comme pompes à vide, l'orifice d'évacuation pouvant alors avantageusement déboucher dans la partie compression de l'espace an- nulaire. 



   REVENDICATIONS. 



   1. Compresseur rotatif pour la compression des fluides gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend un stator muni d'une cavité centrale et d'au moins une cavité périphérique s'ouvrant dans ladite cavité centrale, un rotor central comportant au moins deux pistons rotatifs et disposé co- axialement dans ladite cavité centrale de manière à ne laisser subsister qu'un très léger   jeu   entre le sommet de chaque piston et la paroi interne de ladite cavité centrale, un rotor périphérique comportant des évidements destinés au passage des pistons, disposé dans chaque cavité périphérique de manière que son axe soit parallèle à l'axe central du rotor central,

   l'espace annulaire compris entre le corps du rotor central et ladite cavité centrale étant en communication directe et constante avec l'orifice d'ad- mission du fluide gazeux à comprimer et n'entrent en communication avec l'orifice de sortie des gaz comprimés que par l'intermédiaire d'un évide- ment d'un rotor périphérique.

Claims (1)

1. 2. Compresseur rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de sortie des gaz comprimés débouche dans la partie cylindrique de la cavité logeant le rotor périphérique.

   3. Compresseur rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de sortie des gaz comprimés débouche dans l'une des fa- ces latérales internes de la cavité logeant le rotor périphérique.

   4. Compresseur rotatif suivant la revendication 1 et comportant plusieurs rotors périphériques, caractérisé en ce que les orifices de sor- tie des gaz comprimés, débouchant chacun dans une cavité logeant un rotor périphérique, sont reliés entre eux par un ou plusieurs canaux.

   5. Compresseur rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux rotors périphériques subdivisant l'espace annu- laire compris entre le rotor central et son logement en le séparant en deux compartiments inégaux, de manière à réaliser dans ledit espace annulaire deux courses distinctes de compression permettant d'obtenir respectivement par deux orifices de sortie distincts des débits différents de gaz comprimé à des taux de compression différents. <Desc/Clms Page number 5>

   6. Compresseur rotatif suivant la revendication 1 et comportant plusieurs rotors périphériques, caractérisé en ce qu'au moins un orifice de sortie des gaz comprimés débouchant dans une cavité logeant un rotor périphérique est relié par un canal à une cavité logeant un autre rotor périphérique, de manière que chacun des évidements de celui-ci entre en communication avec ledit canal avant d'entrer en communication avec l'ori- fice de sortie des gaz comprimés débouchant dans la cavité logeant ce der- nier rotor.

   7. Compresseur rotatif suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux rotors périphériques subdivisant l'espace annu- laire compris entre le rotor central et son logement en le séparant en deux compartiments inégaux tels que la course de compression dans l'un d'eux permette d'obtenir successivement dans chaque évidement du rotor coo- pérant avec l'orifice de sortie des gaz comprimés, avant que ledit évide- ment vienne en communication avec ledit orifice de sortie, une pression du même ordre que celle obtenue par la compression dans l'autre comparti- ment.

   8. Compresseurs rotatifs, en substance comme décrit ci-dessus et représenté au dessin annexé,