EP0882893A2 - Machine a déplacement de fluide du type scroll - Google Patents

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Jean-Pierre Chicherie
Patrick Philippe
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Alcatel Lucent SAS
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Abstract

La machine comporte un disque fixe (2) comprenant une paroi en spirale (3) et un disque mobile (4) comprenant également une paroi en spirale (5) coopérant avec celle du disque fixe, des moyens (11, 16, 22, 23) d'entraínement du disque mobile dans un mouvement de translation circulaire, le positionnement axial du disque mobile étant effectué par un système de patin (25, 32, 36) frottant entre deux butées latérales (26, 27-34, 35-39, 40), l'un des deux organes, patin ou butées latérales étant solidaire d'un bâti (1) et l'autre dudit disque mobile (4), caractérisée en ce que le disque fixe (2) est lié du côté opposé au disque mobile (4) à un arbre central fixe (7), lié au bâti (1), et comportant un canal de refoulement (8), ledit arbre central (7) étant entouré d'un soufflet d'étanchéité (12) relié à une extrémité au bâti et à son autre extrémité à un flasque de liaison (10, 10A) relié, par sa périphérie, autour du disque fixe (2), au disque mobile (4) au delà de sa paroi en spirale (5), le disque mobile (4) et le flasque (10, 10A) formant un boítier enfermant le disque fixe (2), l'espace (13) entre le soufflet (12) et ledit arbre central (7) constituant un conduit d'aspiration, et en ce que ledit système de positionnement axial du disque mobile est situé à l'extérieur du volume interne dudit boítier (4-10, 10A), ledit organe solidaire du disque mobile, patin, ou butées latérales, étant solidaire dudit boítier et le dépassant extérieurement.

Description

La présente invention concerne une machine à déplacement de fluide du type Scroll comportant un disque fixe comprenant une paroi de travail en spirale et un disque mobile comprenant également une paroi de travail en spirale coopérant avec celle du disque fixe, des moyens d'entraínement du disque mobile dans un mouvement de translation circulaire, le positionnement axial du disque mobile étant effectué par un système de patin frottant entre deux butées latérales, l'un des deux organes, patin ou butées latérales étant solidaire d'un bâti fixe et l'autre dudit disque mobile.
Le brevet américain n° 5 167 494 décrit une telle machine, cependant, le système de positionnement axial du disque mobile, ainsi que les parties mécaniques telles que palier et interface de transformation de mouvement, ne sont pas isolées du circuit de pompage, ce qui ne permet pas l'utilisation d'une telle machine comme pompe à vide propre. Par ailleurs, le réglage de la position axiale semble difficile.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et elle a pour objet une machine telle que définie ci-dessus, caractérisée en ce que le disque fixe est lié du côté opposé au disque mobile à un arbre central fixe lié au bâti, et comportant un canal de refoulement, ledit arbre central étant entouré d'un soufflet d'étanchéité relié à une extrémité au bâti et à son autre extrémité à un flasque de liaison relié, par sa périphérie, autour du disque fixe, au disque mobile au-delà de sa paroi en spirale, le disque mobile et le flasque formant un boítier enfermant le disque fixe, l'espace entre le soufflet et ledit arbre central constituant un conduit d'aspiration, et en ce que ledit système de positionnement axial du disque mobile est situé à l'extérieur du volume interne dudit boítier, ledit organe solidaire du disque mobile, patin ou butées latérales étant solidaire dudit boítier et le dépassant extérieurement.
On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se reportant au dessin annexé dans lequel :
La figure 1 représente une machine à déplacement de fluide du type Scroll, selon l'invention, dans laquelle le patin est fixe et lié au bâti.
La figure 2 est une variante de la figure 1 dans laquelle le patin est mobile et lié au disque mobile, le patin et les butées latérales étant sous forme de disques-rondelles.
Les figures 3, 4 et 5 représentent une variante de la figure 2 dans laquelle le patin, également lié au disque mobile, a la forme d'un disque-rondelle avec quatre frotteurs en croix et les butées latérales, liées au bâti sont sous forme de barrettes.
Dans ces figures, la figure 3 montre la machine en bout, du côté du disque mobile en ayant ôté le carter.
La figure 4 est une vue partielle en coupe selon IV-IV de la figure 3, et la figure 5 est une vue partielle en coupe selon V-V de la figure 4.
En se référant à la figure 1, on voit une machine à déplacement de fluide de type Scroll selon l'invention. Une telle machine est particulièrement bien adaptée pour fonctionner comme pompe à vide mais peut fonctionner comme compresseur ou pompe à fluide liquide.
Elle comprend un bâti fixe 1 en deux parties assemblées : un corps 1A et un carter 1B. Ce bâti renferme l'ensemble de la machine et en particulier ses parties actives de pompage comprenant un disque fixe 2 comportant classiquement une paroi de travail 3 en spirale, et un disque mobile 4 comportant également une paroi de travail 5 en spirale coopérant avec celle du disque fixe. Ces deux spirales, avec leur disque, délimitent un volume de travail 6.
Le disque fixe 2 est lié, du côté opposé au disque mobile 4, au bâti 1 par un arbre central fixe 7. Cet arbre central 7 est creux et comprend ainsi un canal 8 constituant un canal de refoulement relié à une sortie de refoulement 9.
Le disque mobile 4 est relié par sa périphérie, au delà de sa paroi en spirale 5, et autour du disque fixe 2, à la périphérie d'un flasque de liaison 10. Ce flasque de liaison 10, avec le disque mobile 4 constitue un boítier étanche enfermant le disque fixe 2. La partie centrale du flasque 10 est ouverte et laisse passer l'arbre central fixe 7. Par ailleurs, cette partie centrale du flasque est fixée d'une façon étanche, à la fois à un axe creux excentré 11 et à une extrémité d'un soufflet d'étanchéité 12 dont l'autre extrémité est fixée au bâti 1 à l'extrémité de l'arbre central fixe 7. Ce soufflet 12 entoure l'arbre central fixe 7.
L'espace 13 entre le soufflet d'étanchéité 12 et l'arbre central fixe 7 constitue un canal d'aspiration relié à une entrée d'aspiration 14.
L'axe creux excentré 11 tourillonne dans un alésage 15 effectué dans un arbre principal rotatif 16 d'axe 17. L'alésage 15 a son axe 18 excentré par rapport à l'axe 17 de rotation de l'arbre principal rotatif 16. La rotation de l'arbre principal rotatif 16 provoque ainsi, associé à un moyen d'anti-rotation quelconque, un mouvement de translation circulaire, sans rotation, de l'axe excentré 11 et des pièces y attachées : le flasque de liaison 10 et le disque mobile 4.
Dans l'exemple décrit, un joint de Oldham 19 empêche toute rotation angulaire du disque mobile 4. L'arbre principal rotatif 16 est creux et entoure le soufflet d'étanchéité 10. Il est supporté par des roulements 20, 21 dans le bâti 1.
L'entraínement en rotation de l'arbre principal rotatif 16 est effectué par un moteur électrique dont le rotor 22 est monté solidaire de l'arbre 16 et est séparé du stator 23 par une chemise tubulaire d'étanchéité 24. Le disque mobile 4 est positionné axialement de façon précise par un système de patin 25 frottant entre deux butées latérales 26, 27. Dans l'exemple de cette figure 1, le patin 25 forme un anneau circulaire fixe lié au bâti 1 entre les parties 1A et 1B et les butées latérales 26 et 27 appartiennent respectivement au flasque de liaison 1 et au disque mobile 4. Ces butées latérales 26 et 27 forment deux anneaux dépassant extérieurement le volume interne du boítier mobile constitué par le flasque 10 et le disque mobile 4 liés par des vis 28 avec interposition d'une cale d'épaisseur 29 montée avec des joints d'étanchéité 30 et 31.
L'épaisseur de la cale 29 correspond à celle du patin 25, au jeu près nécessaire au frottement entre le patin 25 et les butées latérales 26 et 27.
Le réglage précis du positionnement axial du disque mobile 4, et donc du jeu entre disques respectifs 2 et 4 et l'extrémité des parois en spirale 3 et 5, est obtenu par le choix de la cale d'épaisseur 29 et du patin 25.
Comme on le voit, l'intégralité du circuit de fluide, depuis l'aspiration 14, jusqu'au refoulement 9, est complètement isolée et étanche vis-à-vis de toutes les parties mécaniques telles que : roulements 20, 21 ; dispositif de positionnement axial à patin 25, 26, 27 situé à l'extérieur du boítier 4-10 ; et axe excentré 11 tourillonnant dans l'alésage excentré 15.
Une telle machine convient ainsi parfaitement comme pompe à vide propre et sèche.
Les parties mécaniques citées ci-dessus, extérieures au circuit de fluide isolé grâce au soufflet 10 et au boítier étanche 4-10, sont lubrifiées.
La figure 2 montre une variante dans laquelle le système de positionnement axial du disque mobile 4 par patin frottant entre deux butées latérales est ici effectué par un patin mobile 32 lié au boítier 4-10A. Ce patin est en forme de disque-rondelle avec des trous 33 de passage d'huile et, en revanche, il frotte entre deux butées latérales fixes, liées au bâti 1 : une butée 34 et une cale-butée 35. Le réglage précis du positionnement axial du disque mobile 4 est ici effectué par le choix de la cale-butée 35. La butée 34 et la cale-butée 35 sont également en forme de disque.
Dans cette figure, le dispositif d'immobilisation en rotation du disque mobile 4 par joint d'Oldham 19 est ici situé entre le flasque liaison 10A et le bâti 1A et non pas, comme dans la figure 1, entre le disque 4 et le bâti 1B. Cette nouvelle disposition permet d'atteindre immédiatement le disque mobile 4 sans autre démontage que la partie 1B du bâti 1. Dans cette figure, le bâti est construit en trois parties : 1A, 1B et 1C.
Une autre modification consiste en ce que dans cette figure 2, le flasque de liaison 10A et l'axe excentré 11 sont constitués par une seule et même pièce.
Cette figure comporte également quelques autres modifications, mais qui sont sans importance pour la présente invention.
Les figures 3, 4 et 5 décrivent une autre variante relativement au système de positionnement axial. Dans cette variante, le patin est lié à la partie mobile 4-10A comme sur la figure 2. La seule différence consiste dans la forme du patin et la constitution des- butées latérales liées au bâti 1.
La figure 3 est une vue en bout de la machine, correspondant à une vue de gauche de la figure 2 avec la partie 1B du bâti ôté, et bien entendu, avec le patin et les butées latérales correspondant à la nouvelle variante.
Dans cette variante, le patin mobile 36 a la forme d'un disque-rondelle ayant un pourtour intérieur 37 circulaire, mais dont le périmètre externe comporte, à 90°, quatre protubérances 38 formant frotteur pris chacun en sandwich entre deux butées latérales 39 et la butée-cale 40. Ici, les butées latérales 39 et les butées-cales 40 sont en forme de barrettes. Les deux butées 39 et 40 sont fixées à la partie 1A du bâti par deux vis 41 avec une séparation entre les deux cales par le moyen de deux petits tubes 42 traversés par les vis 41 et dont l'épaisseur correspond, au jeu près nécessaire au frottement libre, à l'épaisseur des protubérances 38 du patin 36.
Ici, le réglage précis de la position axiale du disque mobile 4 est effectué par le choix de l'épaisseur des butées-cales 40.
Sur la figure 3, dans la partie inférieure, les butées latérales 39 et les butées-cales 40 n'ont pas été représentées permettant de bien voir deux protéburances 38 du patin 36.
Dans la figure 4, le patin 36 est une pièce distincte, indépendante du disque mobile 4 et du flasque de liaison 10A. On peut très bien cependant intégrer le patin au flasque de liaison 10A ou bien au disque mobile 4.
Dans la machine selon l'invention, le patin est situé à l'extérieur du diamètre du disque fixe 2 et du disque mobile 4, donc sur un grand diamètre, ceci facilite le parallélisme des deux disques, ce qui n'est pas le cas du document antérieur cité.

Claims (1)

  1. Machine à déplacement de fluide du type Scroll comportant un disque fixe (2) comprenant une paroi de travail en spirale (3) et un disque mobile (4) comprenant également une paroi de travail en spirale (5) coopérant avec celle du disque fixe, des moyens (11, 16, 22, 23) d'entraínement du disque mobile dans un mouvement de translation circulaire, le positionnement axial du disque mobile étant effectué par un système de patin (25, 32, 36) frottant entre deux butées latérales (26, 27-34, 35-39, 40), l'un des deux organes, patin ou butées latérales étant solidaire d'un bâti fixe (1) et l'autre dudit disque mobile (4), caractérisée en ce que le disque fixe (2) est lié du côté opposé au disque mobile (4) à un arbre central fixe (7), lié au bâti (1), et comportant un canal de refoulement (8), ledit arbre central (7) étant entouré d'un soufflet d'étanchéité (12) relié à une extrémité au bâti et à son autre extrémité à un flasque de liaison (10, 10A) relié, par sa périphérie, autour du disque fixe (2), au disque mobile (4) au delà de sa paroi en spirale (5), le disque mobile (4) et le flasque (10, 10A) formant un boítier enfermant le disque fixe (2), l'espace (13) entre le soufflet (12) et ledit arbre central (7) constituant un conduit d'aspiration, et en ce que ledit système de positionnement axial du disque mobile est situé à l'extérieur du volume interne dudit boítier (4-10, 10A), ledit organe solidaire du disque mobile, patin, ou butées latérales, étant solidaire dudit boítier et le dépassant extérieurement.
EP98401316A 1997-06-05 1998-06-02 Machine a déplacement de fluide du type scroll Expired - Lifetime EP0882893B1 (fr)

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