EP0161130B1 - Compresseur volumétrique à vis - Google Patents

Compresseur volumétrique à vis Download PDF

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EP0161130B1
EP0161130B1 EP85400531A EP85400531A EP0161130B1 EP 0161130 B1 EP0161130 B1 EP 0161130B1 EP 85400531 A EP85400531 A EP 85400531A EP 85400531 A EP85400531 A EP 85400531A EP 0161130 B1 EP0161130 B1 EP 0161130B1
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EP
European Patent Office
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chambers
compressor according
rotor
pair
threads
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EP85400531A
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German (de)
English (en)
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EP0161130A1 (fr
Inventor
Jean-Jacques Carré
Roland Levrai
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Bendix France SA
Original Assignee
Bendix France SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type

Definitions

  • the present invention relates to screw compressors, and more particularly to volumetric compressors or blowers intended for supercharging or scanning thermal engines of motor vehicles.
  • the present invention relates more specifically to front inlet screw compressors, of the type comprising a cooperating male rotor and a female rotor, respectively disposed in a pair of interconnected parallel cylindrical chambers formed in a housing, an inlet passage communicating with one end. of the pair of chambers by an entry opening delimited, at this end of the pair of chambers, by a wall partially obscuring adjacent portions of each chamber, and an outlet passage communicating with the other end of this pair of chambers .
  • a compressor of this type is described in document FR-A-1216086.
  • the inlet opening is formed by the other open front end of the housing and is partially obscured by a small cover plate obscuring the interpenetration zone of two veins each belonging to one of the rotors to avoid direct communication between the inlet opening and the outlet opening, which covers axially more half the length of the rotors and partially radially the end portions of the rotors opposite the inlet opening.
  • the present invention relates to improvements to this type of compressor and to propose a new arrangement of openings for the production of a compact positive displacement compressor, with low inertia, fast rotation and high efficiency, by limiting the number of threads.
  • rotors sweeping at a given instant the associated inlet opening so as to permanently provide, in each rotor, between the inlet and outlet openings, a buffer vein along which there prevails an intermediate pressure evolving between the pressure atmospheric intake and discharge overpressure at the exhaust, while allowing a correct supply of this vein.
  • the inlet opening consists, for each chamber, of an annular sector with an opening angle less than 200 ° and greater than about 165 °, the two sectors annulars being arranged substantially symmetrically with respect to the plane of intersection of the chambers and separated from each other by a central portion of the wall, the adjacent radial ends of the annular inlet sectors forming an angle of less than 90 between them °.
  • the outlet passage communicates with the chambers by an outlet opening formed in a peripheral wall of the housing, this outlet opening having a general V shape substantially centered on the plane of intersection of the rooms. and whose edges converging towards each other are, in projection, substantially parallel to the threads of the respective rotors.
  • the screw compressor according to the invention comprises a male rotor (1) and a female rotor (2) each comprising helical threads arranged, so that the threads of each rotor cooperate with those of the 'other rotor in slight mutual contact, in a pair of parallel cylindrical chambers (3) and (4), respectively, intercommunicating longitudinally along a plane of intersection parallel to the axes Z and Z' common to the male rotor (1) and to the chamber (3), on the one hand, and to the female rotor (2) and to the chamber (4) on the other.
  • the rotors (1) and (2) are coupled at one of their ends, in the example shown, to a pair of gears (6) and (7) cooperating mutually without play to synchronously drive the rotors (1) and (2).
  • the gears (6) and (7) are arranged in an interior cavity of the housing (5) separated in a sealed manner from the chambers (3) and (4) by a front partition in which the rotors (1) are supported in turn. and (2), the latter comprising at their ends opposite the gears (6) and (7), bearings supported on an end end wall (8) attached to the housing (5).
  • the axis (9) of the gear (7) and the female rotor (2) is coupled to a compressor drive device, the gear (7) of the female rotor (2) therefore being the drive gear of the gear (6) of the male rotor (1), according to a general arrangement which is the subject of document EP-A-0101345.
  • each annular sector (11) or (12) has an external profile centered on the corresponding axis Z or Z 'and of radius corresponding to that of the associated chamber (3) or (4), and an internal profile in the form of arc of a circle, also centered on the corresponding axis Z or Z ' and of radius corresponding to the radius of the corresponding rotor hub (1) or (2).
  • the male rotor comprises 4 lobes or threads and the female rotor comprises 6 threads, the threads being of symmetrical or slightly asymmetrical profile. As can be seen in FIG.
  • the two sectors (11) and (12) are substantially symmetrical with respect to the plane of intersection of the chambers (3) and (4) and are separated, at the level of their closest zones. one from the other, by a central portion (13) of the wall (8).
  • the adjacent edges (14) and (15) of the sectors (11) and (12) extend radially towards the respective axes Z and Z ', forming between them an angle less than 90 °, typically about 80 °.
  • the annular sector (11) of the male screw has an opening angle a less than 180 °, typically about 165 °.
  • the annular sector (12) of the female screw (2) has an opening angle j3 greater than 180 ° but less than 200 °, typically around 190 °.
  • the top of the triangle is truncated, the outlet opening (16) consequently having a small transverse edge (19) opposite the base and parallel to the latter.
  • the base has a central projecting portion (20) of transverse extension corresponding substantially to that of the short side (19).
  • the outlet opening (16) is substantially centered on the plane of intersection of the chambers (3) and (4) but has a slight asymmetry to take account of the number of different threads on the male (1) and female (2) rotors.
  • the maximum axial height of the opening (16) (between its large base and the short side (19)) is less than twice the axial distance between two adjacent rotor threads, typically of about 1.25 times the axial distance between adjacent rotor threads.
  • the overall length of the rotors corresponds substantially to half the pitch of the threads of each rotor.
  • vein B of the male screw (1) and the vein B 'of the female screw (2) enter into communication or interpenetration with one another being isolated, on the side of their intake end, from the inlet openings (11) and (12). It is the same for the veins C and C 'which will cease to be confused to enter on the other hand in communication with the corresponding inlet openings (11) and (12). Furthermore the vein A, also concealed by the wall (8) is in communication with the vein D 'of the female screw (2) which it communicates with the inlet opening (12). On the other hand, the vein A ′, in the configuration shown, is it completely closed.
  • a nominal compression pressure of the order of 1.6 bar absolute

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Description

  • La présente invention concerne les compresseurs à vis, et plus particulièrement les compresseurs ou soufflantes volumétriques destinés à la suralimentation ou au balayage de moteurs thermiques de véhicules automobiles.
  • La présente invention concerne plus spécifiquement les compresseurs à vis à admission frontale, du type comprenant un rotor mâle et un rotor femelle coopérants, disposés respectivement dans une paire de chambres cylindriques parallèles intercommuniquantes formées dans un boîtier, un passage d'admission communiquant avec une extrémité de la paire de chambres par une ouverture d'entrée délimitée, à cette extrémité de la paire de chambres, par une paroi occultant partiellement des portions adjacentes de chaque chambre, et un passage de sortie communiquant avec l'autre extrémité de cette paire de chambres.
  • Un compresseur de ce type est décrit dans le document FR-A-1216086. Dans ce document, où les rotors sont montés en porte-à-faux dans une extrémité du boîtier et le rotor femelle est entraîné par contact avec le rotor mâle, l'ouverture d'entrée est constituée par l'autre extrémité frontale ouverte du boîtier et est partiellement occultée par une plaque de couverture de petites dimensions occultant la zone d'interpénétration de deux veines appartenant chacune à un des rotors pour éviter une communication directe entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie, laquelle couvre axialement plus de la moitié de la longueur des rotors et partiellement radialement les portions d'extrémité des rotors opposées à l'ouverture d'entrée.
  • La présente invention a pour objet des perfectionnements à ce type de compresseur et de proposer un nouvel agencement d'ouvertures pour la réalisation d'un compresseur volumétrique compact, à faible inertie, à rotation rapide et à rendement élevé, en limitant le nombre de filets des rotors balayant à un instant donné l'ouverture d'entrée associée de façon à ménager en permanence, dans chaque rotor, entre les ouvertures d'entrée et de sortie, une veine tampon le long de laquelle règne une pression intermédiaire évoluant entre la pression atmosphérique à l'admission et la surpression de refoulement à l'échappement, tout en permettant une alimentation correcte de cette veine.
  • Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, l'ouverture d'entrée est constituée, pour chaque chambre, d'un secteur annulaire d'angle d'ouverture inférieur à 200° et supérieur à environ 165°, les deux secteurs annulaires étant agencés sensiblement symétriquement par rapport au plan d'intersection des chambres et séparés l'un de l'autre par une portion centrale de la paroi, les extrémités radiales adjacentes des secteurs annulaires d'entrée formant entre elles un angle- inférieur à 90°.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, le passage de sortie communique avec les chambres par une ouverture de sortie formée dans une paroi périphérique du boîtier, cette ouverture de sortie ayant une forme générale en V sensiblement centrée sur le plan d'intersection des chambres et dont les bords convergeant l'un vers l'autre sont, en projection, sensiblement parallèles aux filets des rotors respectifs.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif et nullement limitatif, faite en relation avec des dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue frontale d'un compresseur selon l'invention, montrant l'agencement relatif des sections annulaires constituant l'ouverture d'entrée d'air ;
    • la figure 2 est une vue schématique du dessus du compresseur de la figure 1 montrant la disposition de l'ouverture de sortie ; et
    • la figure 3 est une vue schématique en perspective du compresseur des figures 1 et 2.
  • Comme on le voit sur les figures, le compresseur à vis selon l'invention comprend un rotor mâle (1) et un rotor femelle (2) comportant chacun des filets hélicoïdaux disposés, de façon que les filets de chaque rotor coopèrent avec ceux de l'autre rotor en léger contact mutuel, dans une paire de chambres cylindriques parallèles (3) et (4), respectivement, intercommuniquant longitudinalement suivant un plan d'intersection parallèle aux axes Z et Z' communs au rotor mâle (1) et à la chambre (3), d'une part, et au rotor femelle (2) et à la chambre (4) d'autre part. Les rotors (1) et (2) sont couplés à une de leurs extrémités, dans l'exemple représenté, à une paire d'engrenages (6) et (7) coopérant mutuellement sans jeu pour entraîner en synchronisme les rotors (1) et (2). Les engrenages (6) et (7) sont disposés dans une cavité intérieure du boîtier (5) séparée de façon étanche des chambres (3) et (4) par une cloison frontale dans lesquelles sont supportés à touril- lonnement les rotors (1) et (2), ces derniers comprenant à leurs extrémités opposées aux engrenages (6) et (7), des paliers supportés sur une paroi frontale d'extrémité (8) rapportée sur le boîtier (5). De préférence, l'axe (9) de l'engrenage (7) et du rotor femelle (2) est couplé à un dispositif d'entraînement du compresseur, l'engrenage (7) du rotor femelle (2) étant donc l'engrenage d'entraînement de l'engrenage (6) du rotor mâle (1), suivant un agencement général faisant l'objet du document EP-A-0101345.
  • Conformément à un aspect de l'invention, dans la paroi frontale d'extrémité (8) sont formées deux découpes traversantes en forme de secteurs annulaires (11) et (12) constituant l'ouverture d'entrée du compresseur. Chaque secteur annulaire (11) ou (12) a un profil extérieur centré sur l'axe correspondant Z ou Z' et de rayon correspondant à celui de la chambre associée (3) ou (4), et un profil intérieur en forme d'arc de cercle, également centré sur l'axe correspondant Z ou Z' et de rayon correspondant au rayon du moyeu du rotor correspondant (1) ou (2). Avantageusement, le rotor mâle comprend 4 lobes ou filets et le rotor femelle comprend 6 filets, les filets étant à profil symétrique ou légèrement assymétrique. Comme on le voit sur la figure 1, les deux secteurs (11) et (12) sont sensiblement symétriques par rapport au plan d'intersection des chambres (3) et (4) et sont séparés, au niveau de leurs zones les plus proches l'une de l'autre, par une portion centrale (13) de la paroi (8). Les bords adjacents (14) et (15) des secteurs (11) et (12) s'étendent radialement vers les axes respectifs Z et Z' en formant entre eux un angle inférieur à 90°, typiquement d'environ 80°. Le secteur annulaire (11) de la vis mâle présente un angle d'ouverture a inférieur à 180°, typiquement d'environ 165°. Par contre, le secteur annulaire (12) de la vis femelle (2) présente un angle d'ouverture j3 supérieur à 180° mais inférieur à 200°, typiquement d'environ 190°.
  • Comme on le voit sur les figures 2 et 3, dans une paroi latérale du boîtier (5) opposée, par rapport au plan des axes Z et Z', à la portion centrale de séparation (13) de la paroi (8), est formée une ouverture de sortie en V (16) de profil général sensiblement triangulaire avec une base perpendiculaire aux axes Z et Z', à légère distance de l'extrémité des rotors (1) et (2) opposée à la paroi (8), et des bords convergents (17) et (18) s'étendant, en projection dans un plan parallèle au plan des axes Z et Z', sensiblement parallèlement aux filets des rotors respectifs (1) et (2), comme on le voit bien sur la figure 2. De préférence, le sommet du triangle est tronqué, l'ouverture de sortie (16) présentant en conséquence un petit bord transversal (19) opposé à la base et parallèle à cette dernière. Corrélativement, la base présente centralement une partie en saillie (20) d'extension transversale correspondant sensiblement à celle du petit côté (19). Comme on le voit sur la figure 2, l'ouverture de sortie (16) est sensiblement centrée sur le plan d'intersection des chambres (3) et (4) mais présente une légère dissymétrie pour tenir compte du nombre de filets différents sur les rotors mâle (1) et femelle (2). Conformément à un aspect de l'invention, la hauteur axiale maximale de l'ouverture (16) (entre sa grande base et le petit côté (19)) est inférieure au double de la distance axiale entre deux filets de rotors adjacents, typiquement de l'ordre de 1,25 fois la distance axiale entre filets de rotors adjacents. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, on notera que la longueur hors-tout des rotors correspond sensiblement à la moitié du pas des filets de chaque rotor.
  • Avec l'agencement ainsi décrit, et en se référant à la configuration représentée sur les dessins, on note, compte tenu des sens de rotation figurés par les flèches, que la veine B de la vis mâle (1) et la veine B' de la vis femelle (2) entrent en communication ou en interpénétration l'une avec l'autre en étant isolées, du côté de leur extrémité d'admission, des ouvertures d'entrée (11) et (12). Il en est de même pour les veines C et C' qui vont cesser, elles, d'être confondues pour entrer par contre en communication avec les ouvertures d'entrée correspondantes (11) et (12). Par ailleurs la veine A, également occultée par la paroi (8) est en communication avec la veine D' de la vis femelle (2) qui elle communique avec l'ouverture d'entrée (12). Par contre, la veine A', dans la configuration représentée, est elle totalement fermée. On comprendra donc que les veines B et B' demeurent fermées pour une demi-rotation de chaque rotor, ces veines jouant ainsi le rôle de veines tampons entre l'admission (11, 12) et l'échappement (16), la pression de l'air dans ces veines B et B' croissant d'une valeur égale à la pression atmosphérique jusqu'à une pression nominale de compression, de l'ordre de 1,6 bar absolu, à la limite de l'échappement. On réalise donc ainsi, dans un agencement particulièrement compact et à pas important, une isolation parfaite entre l'admission et l'échappement grâce aux veines tampons où la pression croît progressivement au fur et à mesure de la rotation, jusqu'à la pression nominale de compression, à la limite de l'échappement, fournissant ainsi une pression de refoulement sensiblement constante et présentant des battements fortement atténués.

Claims (10)

1. Compresseur à vis, comprenant un rotor mâle (1) et un rotor femelle (2) coopérants. disposés dans une paire de chambres cylindriques intercommuniquantes (3, 4) formées dans un boîtier (5), un passage d'admission (11, 12) communiquant avec une extrémité de la paire de chambres (3, 4) par une ouverture d'entrée (11, 12) délimitée, à cette extrémité de la paire de chambres, par une paroi (8) occultant partiellement des portions adjacentes de chaque chambre (3, 4), et un passage de sortie communiquant avec l'autre extrémité de cette paire de chambres, caractérisé en ce que l'ouverture d'entrée est constituée, pour chaque chambre (3, 4), d'un secteur annulaire (11, 12) d'angle d'ouverture (a, β) inférieur à 200 degrés et supérieur à environ 165 degrés, les deux secteurs annulaires étant agencés sensiblement symétriquement par rapport au plan d'intersection des chambres (3, 4) et séparés l'un de l'autre par une portion centrale (13) de la paroi (8), les extrémités radiales adjacentes (14, 15) des secteurs annulaires d'entrée (11, 12) formant entre elles un angle inférieur à 90°.
2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage de sortie communique avec les chambres (3, 4) par une ouverture de sortie (16) formée dans une paroi périphérique du boîtier (5), cette ouverture de sortie (16) ayant une forme générale en V sensiblement centrée sur le plan d'intersection des chambres (3, 4) et dont les bords convergeants (17, 18) sont, en projection, parallèles aux filets des rotors respectifs (1, 2).
3. Compresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la hauteur axiale du V de l'ouverture de sortie (16) est inférieure au double de la distance axiale entre deux filets de rotors adjacents.
4. Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la hauteur axiale du V de l'ouverture de sortie (16) est sensiblement égale à 1,25 fois la distance axiale entre deux filets de rotors adjacents.
5. Compresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une paire d'engrenages (6, 7) d'entraînement en synchronisme des rotors (1, 2) supportés dans le boîtier (5) au voisinage de ladite autre extrémité de la paire de chambres (3, 4).
6. Compresseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite paroi (8) délimitant l'ouverture d'entrée est une paroi rapportée sur l'extrémité du boîtier (5) opposée aux engrenages (6, 7) et supportant des paliers pour les rotors (1, 2).
7. Compresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor mâle (1) comporte quatre filets et le rotor femelle (2) six filets.
8. Compresseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le secteur annulaire d'entrée (11) pour le rotor mâle (1) a un angle d'ouverture (α) inférieur à 180 degrés.
9. Compresseur selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que le secteur annulaire d'entrée (12) pour le rotor femelle (2) a un angle d'ouverture (β) supérieur à 180 degrés.
10. Compresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités radiales adjacentes (14, 15) des secteurs annulaires d'entrée (11, 12) forment entre elles un angle d'environ 80 degrés.
EP85400531A 1984-03-28 1985-03-20 Compresseur volumétrique à vis Expired EP0161130B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8404841A FR2562166B1 (fr) 1984-03-28 1984-03-28 Compresseur volumetrique a vis
FR8404841 1984-03-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0161130A1 EP0161130A1 (fr) 1985-11-13
EP0161130B1 true EP0161130B1 (fr) 1988-03-02

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EP85400531A Expired EP0161130B1 (fr) 1984-03-28 1985-03-20 Compresseur volumétrique à vis

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US (1) US4588363A (fr)
EP (1) EP0161130B1 (fr)
JP (1) JP2589972B2 (fr)
AU (1) AU566579B2 (fr)
DE (1) DE3561761D1 (fr)
ES (1) ES295665Y (fr)
FR (1) FR2562166B1 (fr)
MX (1) MX158277A (fr)
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