Compresseur dans le carter duquel est ajusté un rotor.
La présente invention concerne un compresseur dans le carter duquel est ajusté.un rotor comprenant un arbre supporté rotativement dans les pièces extrêmes du carter, une bride s'avançant à partir de l'arbre et une enveloppe cylindrique entourant la bride dans l'espace compris entre l'arbre et l'enveloppe cylindrique, des ailettes sont ajustées dans des fentes traversant la bride du rotor ;
ces ailettes peuvent se déplacer librement suivant l'axe et leur mouvement alternatif est contrôlée pendant la rotation du rotor, par des surfaces de guidage prévues sur les faces intérieures des plateaux d'extrémité opposés.
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cédemment. Dans celui-ci, le moteur de commande est installé dans le prolongement axial du compresseur, soit sur un arbre complètement séparé, au moyen d'un accouplement, soit sur un arbre commun prolongé.
Le but de l'invention est de fournir un com- presseur du type mentionné dans lequel le moteur électrique
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ploi d'éléments de machine communs aux deux unités et en l'installant dans un espace minimal.
Le but de l'invention est réalisé, principalement, en raison de la caractéristique selon lamelle le
rotor du moteur électrique commandant le compresseur est construit de manière intégrante autour d'une enveloppe cylindrique entourant étroitement le carter du compresseur. il est donc entendu qu'il a été possible de construire le com- presseur de l'invention à l'intérieur du moteur électrique.
Il en résulte que le compresseur et le moteur électrique
ont un arbre commun et une structure commune. En plus de
la simplicité de la construction et de l'économie d'espace, on obtient l'avantage qu'aucun bourrage n'est nécessaire dans les paliers de l'arbre, parce qu'il n'existe aucune prise
de force de l'espace clos et on peut donc employer pour les paliers des couvercles d'extrémité borgnes. !
On notera toutefois que la disposition de l'in- vention n'est pas possible avec des compresseurs quelconques ;
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spécifié dans l'introduction où le mouvement des ailettes est ; axial. Dans les compresseurs dits "excentriques", avec un mouvement radial des ailettes, cette disposition n'est pas ' réalisable.
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taillée ci-après en se reportant aux dessins annexés, où : la figure 1 représente une coupe axiale dans un compresseur selon l'invention et la figure 2 montre une coupe dans le compresseur de l'invention, selon la ligne II-II de la figure 1.
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l'invention illustrée dans les dessins comprend deux pièces
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opposer l'une à l'autre et constituer le corps et entre les- quelles est formé un carter. Les extrémités de l'arbre 3
du rotor sont supportées dans des alésages centraux des pièces d'extrémité 1 et 2. La bride 4 du rotor divise le carter en deux parties de sorte que des chambres d'extrémité sont formées entre la bride 4 et les faces intérieures des extrémités opposées. La bride 4 du rotor est traversée de fentes 6 dans lesquelles sont logées des ailettes 7 pouvant
se déplacer axialement et guidées par les faces intérieures
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ailettes 7 sont aussi fraisées sur une certaine distance
dans l'arbre 3.
Une signification particulièrement grande du point de vue de l'invention s'attache à l'enveloppe 5 entourant la bride 4. En ce qui concerne la construction, il
est des plus avantageux de prévoir une enveloppe cylindrique séparée 5, à fixer par des vis réparties autour de la périphérie à la bride 4. Dans l'enveloppe cylindrique 5, il a été prévu des rainures 6a pour les bords extérieurs des ailettes 7. La première et importante fonction de l'enveloppe cylindrique 5 est d'empêcher l'usure des bords extrêmes des ailettes, qui se produirait si ces bords devaient frotter le long de la surface intérieure d'un carter fixe contre laquelle ils seraient poussés par la force centrifuge, comme cela se passe nécessairement dans les pompes centrifuges, par exemple. La seconde signification de l'enveloppe cylindrique 5, qui est importante du point de vue de l'invention, sera divulguée après la description de la construction et
du fonctionnement du compresseur proprement dit.
La bride 4 présente, de la façon la plus appropriée, deux faces de forme conique placées l'une contre l'autre ; les grandes bases de ces cônes tronqués se rencontrent avec interposition d'une partie cylindrique de la bride. L'enveloppe cylindrique 5 a été fixée à cette partie de bride cylindrique et tourne avec elle quand le rotor du compresseur est entraîné en rotation. L'enveloppe cylindrique 5 entoure étroitement par ses deux extrémités l'enveloppe extérieure cylindrique du carter du compresseur. Les ailettes 7, se déplaçant axialement entre l'arbre 7 et l'enveloppe cylindrique 5, ont la forme de trapèzes réguliers dont la brande base repose dans la rainure 6 de l'arbre et la petite base s'engage dans la rainure 6a ménagée dans l'enveloppe cylindrique 5.
Les ailettes ont une longueur telle que leurs côtés obliques s'ajustent par glissement dans les surfaces de guidage 8 prévues sur les faces intérieures des pièces d'extrémité opposées.
Les surfaces de guidage 8 ont, de la façon la mieux appropriée, une forme telle que, pendant la rotation du rotor, le mouvement des ailettes 7 développé dans un plan est sinusoïdal, une longueur d'onde de la courbe correspond alors à un tour du rotor. Comme le montre le mieux la figure 2, il existe un orifice d'admission 17 dans la paroi extrême du carter, en face de la zone d'aspiration, et un orifice d'échappement 16 à l'extrémité de la zone de compres-
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mun et, de manière similaire,.les deux orifices d'admission
17 ont été connectés en parallèle avec un conduit d'admission commun. En variante, on peut aussi connecter les deux moitiés du carter en série, afin d'obtenir une pression plus élevée.
La forme de la surface de guidage 8 peut aussi être autre que celle décrite ci-dessus, aussi longtemps que pendant un tour du rotor, il apparaisse un ou plusieurs ni-
et maxima
nima/ déplacés axialement l'un par rapport à l'autre, sous l'effet desquels les ailettes 7 exécutent un mouvement alternatif forcé, parallèle à l'arbre du rotor 3, de sorte que les espaces fermés par la bride 4, la surface de guidage 8 et deux ailettes consécutives 7 se dilatent et se contractent alternativement.
Les ailettes 7 peuvent aussi être de forme circulaire, mais la forme trapézoïdale offre l'avantage
que l'effet abrasif des surfaces de guidage 8 sur les bords
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placent vers l'extérieur, en direction radiale, à mesure que leur bord extérieur s'use. Ce moyen permet d'éviter un jeu axial défavorable des ailettes 7, tandis qu'on peut se permettre un jeu radial considérable.
La lubrification et l'étanchéité sont assurées par de l'huile amenée par un joint à rotule 18 dans l'alésage central lo de l'arbre 3 d'où elle passe par des passages radiaux 20, ménagés dans la bride 4, dans les rainures 6 et 6a des ailettes ; à partir de là, le mouvement de celles-ci disperse l'huile de graissage dans tout le carter. Quoique l'huile de graissage joue un rôle important en assurant la lubrification et l'étanchéité, on verra plus loin que la circulation d'huile rêvât dans la présente invention une importance particulière en accélérant l'effet de refroidissement.
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de la présente invention est l'installation du moteur électrique 9 entratnant le compresseur, qui entoure complètement le carter de celui-ci. Ceci a été rendu possible par la rotation de l'en- veloppe cylindrique 5 avec le rotor du compresseur et autour duquel on a pu monter le rotor 10 du moteur électrique avec son empilage de tôle 11 et ses enroulements 12 et 13. L'empilage
11, en forme d'anneau, est monté à l'aide d'éléments de fixation annulaires appropriés autour de l'enveloppe cylindrique 5. Afin de contrecarrer les forces tendant à faire tourner la pile de tôles 11 du rotor et l'enveloppe cylindrique 5 l'une par rapport
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la manière la mieux appropriée, sont prévues sur l'enveloppe cylindrique 5 pour s'engager dans des rainures correspondantes de la face intérieure de la pile de tôles 11. Dans la forme d'exécution illustrée ici, le moteur 9 possède un rotor 10 en court- ; circuit ; ce rotor est en cage d'écureuil, avec des barres 12 et des bagues de court-circuit 13 reliant les barres aux deux extrémités.
L'Empilage de tôles 14 du stator a été monté
en liaison avec la surface cylindrique intérieure des pièces d'extrémité 1 et 2 opposées l'une à l'autre ; l'empilage est serré entre des pattes de fixation appropriées 28. La surface cyl'indrique intérieure des éléments 1 et 2 du corps portent des nervures axiales 27 s'engageant dans des rainures correspondantes
de la pile de tôles du stator. En outre, le stator du moteur électrique 9 a été équipé d'un enroulement classique 15. Quand l'enroulement 15 du stator est mis sous tension, le moteur électrique et le rotor de compresseur combinés commencent à tourner.
puisqu'aucune prise de force n'est nécessaire sur l'arbre 3 du rotor, il a été possible de fermer les deux paliers d'extrémité de l'arbre au moyen de couvercles 23 et 23' dits "borgnes".
Dans le but de refroidir le moteur électrique 9, des ailettes de refroidissement 21 ont été attachées aux extrémités de l'enveloppe cylindrique 5 pour aspirer l'air de refroidissement par des ouvertures 25 ménagées dans la coquille extérieure des pièces d'extrémité 1 et 2.
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carter du compresseur qui doit donc être refroidi plus efficacement qu'auparavant. Ce besoin de refroidissement supplémentaire a été satisfait au moyen d'une quantité d'huile supérieure à la normale que l'on utilise en même temps
pour le graissage et pour l'étanchéité. Une quantité d'huit considérable, atteignant en fait à peu près 0,6 % du volume d'air débité en condition normale par le compresseur, passe de manière continue par le joint à rotule 18 et le système de conduit 19 et 20 dans le carter du compresseur où se produit une transmission de lachaleur à l'huile. Du carter, l'huile de refroidissement, de graissage et d'étanchéité est entraînée avec l'air comprimé dans un réservoir, puis, sous l'effet de la pression régnant dans ce dernier, elle passe dans des cuves ou un radiateur de refroidissement, non
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qui sont refroidis avec l'aide des ailettes 21. L'huile refroidie est introduite à nouveau dans le carter par le joint à rotule 18.
Afin d'éviter toute fuite d'huile par les joints entre l'enveloppe cylindrique 5 et l'enveloppe extérieure du carter, la zone annulaire suivant ce joint est raccordée au conduit d'admission 17 par des trous 24 à travers lesquels l'huile s'infiltrant au-delà des joints est recueillie et renvoyée dans le carter.
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tion présentée ci-avant ne constitue simplement que l'une des nombreuses applications possibles de l'invention.
Par exemple, le moteur électrique peut aussi bien être un moteur synchrone ou un moteur à courant continu.
REVENDICATIONS.
1. Compresseur dans le carter duquel est ajusté un rotor comprenant un arbre (3) supporté rotativement dans les pièces d'extrémité (1, 2) du carter, une bride
(4) partant de l'arbre et une enveloppe cylindrique (5) entourant cette bride, avec des ailettes (7) ajustées dans l'espace compris entre l'arbre (3) et l'enveloppe cylindrique (5), dans des fentes (6) traversant la bride (4) du rotor, possédant une liberté de mouvement axial et dont
le mouvement alternatif axial pendant la rotation du rotor est contrôlé par des surfaces deguidage (8) ménagées sur les faces intérieures des plateaux d'extrémité opposés, caractérisé en ce que le rotor (10) du moteur électrique (9) entraînant le compresseur a été construit intégralement autour de l'enveloppe cylindrique (5) entourant étroitement le carter de celui-ci.
Compressor in the housing of which a rotor is fitted.
The present invention relates to a compressor in which the housing is fitted. A rotor comprising a shaft rotatably supported in the end parts of the housing, a flange projecting from the shaft and a cylindrical shell surrounding the flange in the space included. between the shaft and the cylindrical casing, fins are fitted in slots passing through the rotor flange;
these fins can move freely along the axis and their reciprocating movement is controlled during the rotation of the rotor, by guide surfaces provided on the inner faces of the opposite end plates.
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previously. In this, the drive motor is installed in the axial extension of the compressor, either on a completely separate shaft, by means of a coupling, or on an extended common shaft.
The object of the invention is to provide a compressor of the type mentioned in which the electric motor
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using machine elements common to both units and installing them in a minimal space.
The object of the invention is achieved, mainly, due to the characteristic according to the lamellae.
The rotor of the electric motor driving the compressor is integrally built around a cylindrical shell tightly surrounding the compressor housing. it is therefore understood that it has been possible to construct the compressor of the invention inside the electric motor.
As a result, the compressor and the electric motor
have a common tree and a common structure. In addition to
the simplicity of construction and the saving of space, one obtains the advantage that no packing is necessary in the bearings of the shaft, because there is no socket
force of the enclosed space and therefore blind end covers can be used for the bearings. !
Note, however, that the arrangement of the invention is not possible with any compressors;
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specified in the introduction where the movement of the fins is; axial. In so-called "eccentric" compressors, with a radial movement of the fins, this arrangement is not possible.
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cut out below with reference to the accompanying drawings, where: FIG. 1 represents an axial section through a compressor according to the invention and FIG. 2 shows a section through the compressor of the invention, along line II-II of figure 1.
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the invention illustrated in the drawings comprises two parts
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oppose one to the other and constitute the body and between which is formed a casing. The ends of the shaft 3
of the rotor are supported in central bores of the end pieces 1 and 2. The rotor flange 4 divides the casing into two parts so that end chambers are formed between the flange 4 and the inner faces of the opposite ends. The flange 4 of the rotor is traversed by slots 6 in which are housed fins 7 which can
move axially and guided by the inner faces
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fins 7 are also milled over a certain distance
in tree 3.
Particularly great significance from the point of view of the invention attaches to the casing 5 surrounding the flange 4. As regards the construction, it
It is most advantageous to provide a separate cylindrical casing 5, to be fixed by screws distributed around the periphery to the flange 4. In the cylindrical casing 5, grooves 6a have been provided for the outer edges of the fins 7. La first and important function of the cylindrical shell 5 is to prevent the wear of the end edges of the fins, which would occur if these edges were to rub along the inner surface of a stationary housing against which they would be pushed by force centrifugal, as necessarily happens in centrifugal pumps, for example. The second meaning of the cylindrical shell 5, which is important from the point of view of the invention, will be disclosed after the description of the construction and
the operation of the compressor itself.
The flange 4 has, in the most suitable way, two faces of conical shape placed one against the other; the large bases of these truncated cones meet with the interposition of a cylindrical part of the flange. The cylindrical shell 5 has been attached to this cylindrical flange part and rotates with it when the rotor of the compressor is rotated. The cylindrical casing 5 closely surrounds at its two ends the cylindrical outer casing of the compressor housing. The fins 7, moving axially between the shaft 7 and the cylindrical casing 5, have the shape of regular trapezoids, the base flange of which rests in the groove 6 of the shaft and the small base engages in the groove 6a provided. in the cylindrical casing 5.
The fins have a length such that their oblique sides slide into the guide surfaces 8 provided on the inner faces of the opposing end pieces.
The guide surfaces 8 have, in the most suitable way, a shape such that, during the rotation of the rotor, the movement of the fins 7 developed in a plane is sinusoidal, a wavelength of the curve then corresponds to one revolution of the rotor. As best shown in Figure 2, there is an intake port 17 in the end wall of the housing, facing the suction area, and an exhaust port 16 at the end of the compression area.
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mun and, similarly, the two inlet ports
17 were connected in parallel with a common intake duct. As a variant, it is also possible to connect the two halves of the housing in series, in order to obtain a higher pressure.
The shape of the guide surface 8 may also be other than that described above, as long as during one revolution of the rotor one or more ni-
and maxima
nima / axially displaced with respect to each other, under the effect of which the fins 7 perform a forced reciprocating movement, parallel to the rotor shaft 3, so that the spaces closed by the flange 4, the surface guide 8 and two consecutive fins 7 expand and contract alternately.
The fins 7 can also be circular in shape, but the trapezoidal shape offers the advantage
that the abrasive effect of the guide surfaces 8 on the edges
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place outward in a radial direction as their outer edge wears out. This means makes it possible to avoid an unfavorable axial play of the fins 7, while a considerable radial play can be allowed.
Lubrication and sealing are provided by the oil supplied by a ball joint 18 into the central bore lo of the shaft 3 from where it passes through radial passages 20, formed in the flange 4, in the grooves 6 and 6a of the fins; from there, the movement of these disperses the lubricating oil throughout the crankcase. Although lubricating oil plays an important role in providing lubrication and sealing, it will be seen later that the circulation of oil in the present invention is of particular importance in accelerating the cooling effect.
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of the present invention is the installation of the electric motor 9 driving the compressor, which completely surrounds the casing thereof. This was made possible by the rotation of the cylindrical casing 5 with the compressor rotor and around which it was possible to mount the rotor 10 of the electric motor with its stack of sheet metal 11 and its windings 12 and 13. The stack
11, in the form of a ring, is mounted by means of suitable annular fasteners around the cylindrical casing 5. In order to counteract the forces tending to rotate the stack of plates 11 of the rotor and the cylindrical casing 5 one compared
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most suitably, are provided on the cylindrical casing 5 to engage in corresponding grooves on the inner face of the stack of sheets 11. In the embodiment illustrated here, the motor 9 has a rotor 10 in short- ; circuit; this rotor is in a squirrel cage, with bars 12 and short-circuit rings 13 connecting the bars at both ends.
Stacking plate 14 of the stator has been mounted
in connection with the inner cylindrical surface of the end pieces 1 and 2 opposite to each other; the stack is clamped between suitable fixing lugs 28. The inner cylindrical surface of the elements 1 and 2 of the body have axial ribs 27 engaging in corresponding grooves
stack of stator sheets. Further, the stator of the electric motor 9 has been equipped with a conventional winding 15. When the winding 15 of the stator is energized, the combined electric motor and compressor rotor start to rotate.
since no power take-off is necessary on the rotor shaft 3, it has been possible to close the two end bearings of the shaft by means of covers 23 and 23 'called "blind".
In order to cool the electric motor 9, cooling fins 21 have been attached to the ends of the cylindrical casing 5 to suck the cooling air through openings 25 in the outer shell of the end pieces 1 and 2. .
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compressor housing which must therefore be cooled more efficiently than before. This need for additional cooling has been satisfied by means of more than normal oil which is used at the same time.
for lubrication and for sealing. A considerable quantity of eight, in fact reaching about 0.6% of the volume of air supplied under normal condition by the compressor, passes continuously through the ball joint 18 and the duct system 19 and 20 into the compressor housing where heat to oil is transmitted. From the crankcase, the cooling, lubricating and sealing oil is entrained with the compressed air in a tank, then, under the effect of the pressure prevailing in the latter, it passes into tanks or a cooling radiator , no
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which are cooled with the help of the fins 21. The cooled oil is introduced again into the crankcase through the ball joint 18.
In order to avoid any oil leakage through the seals between the cylindrical casing 5 and the outer casing of the crankcase, the annular zone following this seal is connected to the intake duct 17 by holes 24 through which the oil seeping past the gaskets is collected and returned to the crankcase.
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tion presented above is only one of the many possible applications of the invention.
For example, the electric motor can equally well be a synchronous motor or a direct current motor.
CLAIMS.
1. Compressor in the housing of which is fitted a rotor comprising a shaft (3) rotatably supported in the end pieces (1, 2) of the housing, a flange
(4) starting from the shaft and a cylindrical casing (5) surrounding this flange, with fins (7) fitted in the space between the shaft (3) and the cylindrical casing (5), in slots (6) passing through the rotor flange (4), having freedom of axial movement and of which
the reciprocating axial movement during the rotation of the rotor is controlled by guide surfaces (8) provided on the inner faces of the opposite end plates, characterized in that the rotor (10) of the electric motor (9) driving the compressor has been built integrally around the cylindrical casing (5) tightly surrounding the casing thereof.