EP1216358A1 - Compresseur ou pompe a vide a spirales - Google Patents

Compresseur ou pompe a vide a spirales

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EP1216358A1
EP1216358A1 EP00966206A EP00966206A EP1216358A1 EP 1216358 A1 EP1216358 A1 EP 1216358A1 EP 00966206 A EP00966206 A EP 00966206A EP 00966206 A EP00966206 A EP 00966206A EP 1216358 A1 EP1216358 A1 EP 1216358A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
capsulism
same
radius
cell
Prior art date
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Granted
Application number
EP00966206A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1216358B1 (fr
Inventor
Bernard Helliot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Blackmer
Original Assignee
Blackmer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Blackmer filed Critical Blackmer
Publication of EP1216358A1 publication Critical patent/EP1216358A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1216358B1 publication Critical patent/EP1216358B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/04—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents of internal-axis type

Definitions

  • the present invention relates to a new type of capsulism for a rotary machine conveying a gaseous fluid and which can function as a compressor or as a vacuum pump.
  • capsulism designates the production of a variable closed volume.
  • the invention relates more precisely to a new family of “dry” vacuum compressors or pumps, in particular a family of particularly compact, light, one, two or three stage air or gas compressors which can discharge under low pressure, medium or high (for example 3, 8 or 20 bars, respectively).
  • the invention aims to compete with both:
  • this type of compressor only rises very gradually in pressure and must have several turns to reach only low pressure, or medium pressure for very small flows. It then has long lines of flight, hence the use of segments at the end of the rotor blades (except for very low pressures) rubbing on the stator, and vice versa. This use of dry rubbing segments strongly limits the speed of rotation.
  • the progressive curvatures generate a low coefficient of upstream-downstream pressure drop, and favor leaks. The friction of the segments added to these leaks and to the fact that the compression is very progressive, causes additional heating during compression, to the detriment of the efficiency of the compressors of this type.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks:
  • medium pressure compressors they are designed with low pressure cells, delivering to an air or gas refrigerant, and medium pressure, sucking in this same refrigerant, which improves compression efficiency and avoids temperatures and deformations profiles, due to the heat given off by the compressed air, prohibitive.
  • basic cell it will be seen that, in the context of the invention, it is possible to have, in the same compression chamber, several basic cells, for example two or more identical cells (simple or juxtaposed) for low pressure, and similarly for medium pressure.
  • the fact that the low pressure part and the medium pressure part are in the same chamber brings obviously a great simplification of design and a gain in weight, compactness, in cost price.
  • the conclusions are the same if there is also a high pressure part.
  • the invention relates, in its most general sense, to a capsulism for a rotary machine conveying a gaseous fluid and capable of operating as a compressor or as a vacuum pump, characterized in that the blade of the movable rotor (1) of a base cell consists of two spirals in opposite directions, the first communicating with the suction As and the second with the discharge Re, these two spirals giving the rotor the shape of the letter "C" with a total angle AT greater than 360 °, where AT denotes the total angle formed between the normal of a first end of the median curved line of the rotor, and the normal of the opposite end.
  • the radius of curvature of the midline increases from each of the ends, up to a maximum radius for the middle zone of the capsulism.
  • compression ratio will be understood to mean the ratio between the volume of the compression chamber when the compression orifice is closed, and the volume of this compression chamber when the compression is opened. delivery port.
  • the essential technical characteristic of the capsulism according to the invention relates to the angle formed between the extreme rays, which is greater than 360 °.
  • French patent FR825643 describes a device comprising closed chambers having a total angle less than 360 °.
  • the patent US1967957 also describes a device having a traditional capsulism, not making it possible to produce a compressor within the meaning of the present patent, nor a vacuum pump.
  • the basic cell which includes two compression cells.
  • the rotor as in scroll compressors, is driven by two parallel shafts by means of two eccentrics of the same eccentricity E.
  • Each point of the rotor therefore describes, in its movement, a circle, or an "orbit", of radius E.
  • FIG. 1 we consider three parallel curves, more precisely two envelope curves C2, C3 of circles T of the same radius E, the center of which moves on a given curve Cl.
  • the simplest possible basic cell has the shape of the letter C.
  • a theoretical cell in which the blade or the rotor blade, in the section orthogonal to the axes of the drive shafts, has no thickness, which simplifies the description.
  • a rotor 1 being assumed to have zero eccentricity, compared to a fixed stator 2, will be said to be “in the middle position” - which it never occupies in practice, its eccentricity being always equal to E -. Its dawn has the shape of a C.
  • the fixed stator is the envelope of circles of radius E centered on the rotor in the middle position.
  • Curve C can be made up of two spirals in opposite directions, one of direction -, going from the suction As towards B, and one of direction +, going from the discharge Re towards B.
  • Curve C should form, on the discharge Re, a loop which is all the more closed as the higher discharge pressure is desired. It will suffice that it stops horizontally, or almost, at the suction
  • the center line of the rotor (1) has two ends (110, 111).
  • the normals respectively (100) and (101) at the ends (110, 111) form between them a total angle exceeding 360 °, in the example described in FIG. 3, this total angle approaches 500 °.
  • the radius of curvature of the center line of the rotor gradually increases from each of the ends, to an intermediate zone.
  • the dials show the common angle of rotation of the two drive eccentrics.
  • an upper cell and a lower cell fill up once per turn, and discharge before half a turn.
  • the theoretical cubic capacity of the cell is equal to the sum of the areas SA and SB multiplied by the length of the compression chamber, or of the rotor, parallel to the axes of the drive shafts.
  • the scroll compressor consists of successive envelopes of the same basic spiral, generated by circles Tl, T2, T3 ... of the same radius E, located on the same normal N to the basic spiral, in Re, whose centers describe, by turning, the rotor (assumed to have no thickness) in the middle position, and whose intersections with N describe the stator.
  • the basic cell of the C-shaped compressor has its stator defined directly by the envelope of the circles sliding on the rotor serving as generator.
  • the rotor curve can be, in the context of the invention, described by several arcs of successive circles.
  • the maximum speed of the air in the cell is indeed ⁇ .R, and the orbital speed of any point of the rotor is ⁇ .E, which makes it possible to multiply the speed in the R / E ratio, and therefore of obtain a high flow rate in a small footprint, the R / E ratio can exceed 10.
  • this shows a compression chamber in which the drive shafts do not pass through the rotor, which is cantilevered.
  • this represents a version in which the two shafts provided with eccentrics cross the rotor, on a low pressure compressor with cells juxtaposed two by two.
  • this represents the diagram of a medium pressure compressor: the two large cells discharge the compressed air into an Rfl refrigerant then until the final pressure in the two small cells.
  • a final refrigerant Rf2 completes this achievement.
  • the cells are grouped head to tail, to reduce the reactions of the bearings.
  • the trees which appear there, subjected to the same efforts on average, for reason of symmetry, can be identical as well as their seals, bearings and counterweights.
  • FIG. 12 shows a three-stage compressor with through shafts.
  • the rotors must be balanced radially, especially if the rotational speed is high, but this is easy to achieve, because said rotors have a low mass due to their compact and hollow shape, and a low eccentricity with regard to their displacement.
  • FIG 15 it shows a possible embodiment of the sealing at medium speed, where one of the two identical shafts shown is notched to achieve all or part of the balancing.
  • the shaft 3 drives the rotor 4 by means of needle bearings 5, attached to seals 6, retaining the oil, the circulation under low pressure is indicated by arrows.
  • this shows another design, for compressors rotating at high speed, where the bearing 7 is force fitted into the rotor 8.
  • the sealing of the oil leaks is ensured by a barrier of air, taken from the discharge (in the rotor), at the two ends of the offset pin 9 of one of the two identical drive shafts.
  • the action of the compressed air is completed by two threads in opposite directions bringing the oil back to the center of the crankpin.
  • the crankpin is of a slightly smaller diameter in the parts comprising threads and grooves, so that the bearing does not rub in these parts little or not lubricated.
  • FIG 17 shows an overview of a low pressure compressor, in which the eccentrics, in the center of the rotor, are at the end of the shafts.
  • the tree 10 shown rotates in the stator 11 by means of the bearings 12 and 13.
  • the eccentric drives the rotor 22 by means of the bearing 14.
  • the seals 15, 16 and 17 isolate the compression chamber from the lubricating oil.
  • the oil inlet, in the stator 11, is located between the bearing 12 and the seal 17.
  • the pinion 18 meshes with the wheel 19 which also drives the other shaft.
  • Counterweights 20 and 21 balance the rotor in the radial direction.
  • the axial stops are not shown in the figures of the present application, so as not to complicate them excessively.
  • the capsulism according to the invention has been designed in particular (but not exclusively) to allow the production of compressors with lower flow rates than screw compressors.
  • the border of a given family of compressors when the dimensions decrease, comes from the relative increase in clearances, limited by the achievable tolerances, the arrows of the parts, the settlement of the bearings, the relative expansions of the neighboring members, all values that 'One cannot reduce beyond certain limits.
  • the family of “dry” air or gas capsulisms according to the invention will also have its own lower flow limit.
  • the total angle formed between the normal of a first end of the median curved line of the rotor, and the normal at the opposite end is greater than 360 °.

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Description

COMPRESSEUR OU EN POMPE A VIDE A SPIRALES
La présente invention concerne un nouveau type de capsulisme pour machine tournante véhiculant un fluide gazeux et pouvant fonction en compresseur ou en pompe à vide .
On désigne par capsulisme la réalisation d'un volume fermé variable.
L'invention concerne plus précisément une nouvelle famille de compresseurs ou de pompes à vide « secs », notamment une famille de compresseurs d'air ou de gaz particulièrement compacts, légers, à un, deux ou trois étages, pouvant refouler sous pression basse, moyenne ou haute (par exemple 3, 8 ou 20 bars, respectivement) .
L'invention vise à concurrencer à la fois :
• les petits compresseurs à vis à injection d'huile, destinés aux marchés des transports, de l'industrie, des travaux publics et du bâtiment, dont la simplicité de conception du compresseur proprement dit est compliquée et alourdie par de nombreux accessoires (régulation, réservoir-séparateur, tuyauteries et filtre d'huile) ;
• les petits compresseurs à pistons, qui nécessitent un réservoir et engendrent bruit et trépidations.
Par conséquent, les compresseurs recherchés doivent être compacts, donc avoir un grand rapport volume aspiré, ou cylindrée, sur volume total de la chambre de compression. Toutefois, la longueur de cette chambre étant constante pour un compresseur rotatif donné, il sera plus clair de parler du rapport : section aspirée, sur section totale (limitée par les alésages et leurs tangentes communes, c'est-à-dire en incluant les parties concaves) de la chambre de compression. Ce rapport sera dénommé ci-après « taux d'aspiration ».
Ces compresseurs recherchés doivent en outre être légers, et l'on devra éviter les rotors ayant un gros noyau (compresseurs à vis, ou à dents) .
A cet égard, le compresseur à spirales à mouvement orbital semble satisfaire les objectifs ci- dessus, mais il n'est pas exempt de défauts :
• lorsqu'il possède un arbre central et un arbre extérieur, il reste limité aux basses pressions et, de plus, les deux arbres sont différents car celui situé au centre doit supporter presque tous les efforts ;
• lorsqu'il ne possède pas d'arbre traversant les spirales, le rotor doit être maintenu en porte-à-faux, ce qui implique des paliers plus importants, donc plus lourds et encombrants ;
• par ailleurs, ce type de compresseur ne monte que très progressivement en pression et doit avoir plusieurs spires pour atteindre seulement une pression basse, ou une pression moyenne pour les très petits débits. Il comporte alors de longues lignes de fuite, d'où l'utilisation de segments en bout des aubes du rotor (sauf pour les très basses pressions) frottant sur le stator, et réciproquement. Cet emploi de segments frottant à sec limite fortement la vitesse de rotation. Les fuites non étanches entre les parois courbes des spirales fixes (stator) et mobiles (rotor) , que l'on peut supposer constantes quel que soit le régime de rotation, prennent davantage d'importance par rapport à un débit plus faible. De plus, les courbures progressives engendrent un faible coefficient de perte de charge amont-aval, et favorisent les fuites. Le frottement des segments ajouté à ces fuites et au fait que la compression est très progressive, provoque un supplément d' échauffement en cours de compression, au détriment du rendement des compresseurs de ce type.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités :
• en utilisant un nouveau profil permettant une compression beaucoup plus rapide, ou brutale, limitant les fuites ;
• en ayant un taux d'aspiration parmi les plus élevés des compresseurs connus à ce jour, permettant ainsi une compacité plus grande, d'où des lignes de fuite plus courtes. En outre, ce taux d'aspiration plus élevé permet l'emploi, pour une même cylindrée, d'un rayon d' excentration (chaque point du rotor décrivant un même mouvement circulaire, dans le plan orthogonal aux arbres d'entraînement) plus petit ; • si le compresseur conserve des segments en bout de pales, en gardant constant le produit : régime de rotation x excentricité, et donc constante la vitesse de frottement des segments. Pour le comparer au compresseur à spirales, le régime est augmenté en raison inverse de la diminution d'excentricité, ce qui permet d'augmenter encore la compacité, en réduisant de nouveau la cylindrée, qui est pratiquement divisée par deux.
Une autre possibilité est ouverte par la suppression des segments en bout de pales, d'augmenter fortement le régime de rotation, d'où une très nette diminution de la cylindrée, de la longueur des lignes de fuite, de l'encombrement et du poids des compresseurs ainsi réalisés. Ceux-ci sont moins bruyants, les pulsations d'air étant plus faibles et plus nombreuses.
Concernant les compresseurs à pression moyenne, ils sont conçus avec des cellules basse pression, refoulant vers un réfrigérant d'air ou de gaz, et moyenne pression, aspirant dans ce même réfrigérant, ce qui améliore le rendement de compression et évite des températures et déformations de profils, dues à la chaleur dégagée par l'air comprimé, prohibitives.
Quant aux compresseurs haute pression, ils ont évidemment un réfrigérant à la sortie des deux premiers étages, pour les mêmes raisons.
Plus précisément, si l'on appelle « cellule de base » la cellule élémentaire la plus simple, on verra que l'on peut, dans le cadre de l'invention, disposer, dans une même chambre de compression, plusieurs cellules de base, par exemple deux ou plusieurs cellules identiques (simples ou juxtaposées) pour la basse pression, et de même pour la moyenne pression. Le fait que la partie basse pression et la partie moyenne pression se trouvent dans la même chambre apporte évidemment une grande simplification de conception et un gain en poids, en compacité, en prix de revient. Les conclusions sont les mêmes s'il y a de plus une partie haute pression.
L'invention concerne selon son acception la plus générale un capsulisme pour machine tournante véhiculant un fluide gazeux et pouvant fonctionner en compresseur ou en pompe à vide, caractérisé par le fait que l'aube du rotor mobile (1) d'une cellule de base est constituée de deux spirales en sens inverses, la première communiquant avec l'aspiration As et la seconde avec le refoulement Re, ces deux spirales donnant au rotor la forme de la lettre « C » avec un angle total AT supérieur à 360°, où AT désigne l'angle total formé entre la normale d'une première extrémité de la ligne courbe médiane du rotor, et la normale à l'extrémité opposée.
Le fait que l'angle total soit supérieur à 360° se traduit par une forme de « C » s 'enroulant sur lui- même .
De préférence, le rayon de courbure de la ligne médiane augmente depuis chacune des extrémités, jusqu'à un rayon maximal pour la zone médiane du capsulisme.
On entendra par « taux de compression » au sens du présent brevet le rapport entre le volume de la chambre de compression lors de la fermeture de l'orifice de compression, et le volume de cette chambre de compression au moment de l'ouverture de l'orifice de refoulement . Les notions de « compression » et de « compresseur » au sens du présent brevet se rapporteront à cette définition.
La caractéristique technique essentielle du capsulisme selon l'invention concerne l'angle formé entre les rayons extrêmes, qui est supérieur à 360°.
Cette caractéristique est contraire à ce qui pouvait être observé dans les capsulismes connus.
En particulier, le brevet français FR825643 décrit un dispositif comprenant des chambres closes présentant un angle total inférieur à 360°. Le brevet US1967957 décrit également un dispositif présentant un capsulisme traditionnel, ne permettant pas de réaliser un compresseur au sens du présent brevet, ni une pompe à vide.
Il en est de même pour les brevets japonais 59147892 ou 59141786, américain US1378065 ou US4606711 ou allemand DE19614477
L'invention sera mieux comprise en se référant à la description ci-après, faite en regard des dessins annexés .
En premier lieu, on va définir la cellule de base, qui comprend deux alvéoles de compression. Le rotor, comme dans les compresseurs à spirales, est entraîné par deux arbres parallèles au moyen de deux excentriques de même excentricité E. Chaque point du rotor décrit donc, dans son mouvement, un cercle, ou une « orbite », de rayon E. En se référant à la figure 1, on considère trois courbes parallèles, plus précisément deux courbes enveloppes C2 , C3 de cercles T de même rayon E, dont le centre se déplace sur une courbe donnée Cl.
Par le centre de chaque cercle T, on mène une droite de direction Δ. Une seule de ces droites coupe simultanément T et C2 en E2 , T et C3 en E3 , aux points pour lesquels Δ est perpendiculaire aux tangentes à C2 , C3 , T, donc à Cl.
En se référant à la figure 2, si l'on déplace la courbe Cl de E dans la direction Δ, elle vient en Cl et rencontre C2 en E2 , et seulement en E2 , le rayon de courbure de Cl en E2 étant inférieur de E à celui de C2.
On montrerait de même que si l'on déplace Cl de
-E selon Δ, elle rencontre C3 en E3 , et seulement en E3.
La cellule de base la plus simple possible présente la forme de la lettre C. Dans ce qui suit, on décrit une cellule théorique, dans laquelle l'aube ou la pale du rotor, dans la section orthogonale aux axes des arbres d'entraînement, n'a pas d'épaisseur, ce qui simplifie la description.
En se référant à la figure 3 , un rotor 1 étant supposé d'excentricité nulle, par rapport à un stator fixe 2, sera dit « en position moyenne » - qu'il n'occupe jamais dans la pratique, son excentricité étant toujours égale à E - . Son aube a la forme d'un C. Le stator fixe est l'enveloppe des cercles de rayon E centrés sur le rotor en position moyenne.
La courbe C peut être constituée de deux spirales en sens inverses, une de sens -, allant de l'aspiration As vers B, et une de sens +, allant du refoulement Re vers B.
Elle peut aussi être définie par toutes sortes de courbes mathématiques, pourvu que la tangente en B soit commune aux deux courbes (une cassure de la courbe génératrice provoque une fuite au niveau de la courbe inférieure du stator) ou, plutôt, que les tangentes des courbes successives soient communes à leurs points de rencontre B, Bl , B2 , B3 , ...
La courbe C devra former, au refoulement Re, une boucle d'autant plus fermée que l'on désirera une pression de refoulement plus élevée. Il suffira qu'elle s'arrête à l'horizontale, ou à peu près, à l'aspiration
As.
La ligne médiane du rotor (1) présente deux extrémités (110, 111) . Les normales respectivement (100) et (101) aux extrémités (110, 111) forment entre elles un angle total dépassant 360°, dans l'exemple décrit sur la figure 3, cet angle total s'approche de 500°.
Le rayon de courbure de la ligne médiane du rotor augmente progressivement depuis chacune des extrémités, jusqu'à une zone intermédiaire.
La progression du rayon de courbure n'est pas symétrique par rapport à cette zone médiane. En se référant à la figure 4, celle-ci montre les phases successives de la compression dans une cellule de base. Les parties ombrées montrent les alvéoles communiquant avec l'aspiration, jusqu'à la fermeture de celle-ci, et celles hachurées les alvéoles expulsant l'air comprimé dans l'orifice de refoulement. Aspiration et refoulement sont ininterrompus, et il en résulte que le principe de compression lui-même diminue les pulsations d'air et de bruit aux orifices amont et aval.
Les cadrans montrent 1 ' angle de rotation commun des deux excentriques d'entraînement.
On peut constater qu'une alvéole supérieure et une alvéole inférieure se remplissent une fois par tour, et refoulent avant un demi tour.
La cylindrée théorique de la cellule est égale à la somme des surfaces SA et SB multipliée par la longueur de la chambre de compression, ou du rotor, parallèlement aux axes des arbres d'entraînement.
En se référant maintenant à la figure 5, le compresseur à spirales est constitué des enveloppes successives d'une même spirale de base, engendrées par des cercles Tl, T2 , T3 ... de même rayon E, situés sur une même normale N à la spirale de base, en Re, dont les centres décrivent, en tournant, le rotor (supposé sans épaisseur) en position moyenne, et dont les intersections avec N décrivent le stator.
Au contraire, la cellule de base du compresseur en forme de C a son stator défini directement par l'enveloppe des cercles glissant sur le rotor servant de génératrice.
Au lieu d'être constituée dans deux spirales de sens inverses, la courbe du rotor peut être, dans le cadre de l'invention, décrite par plusieurs arcs de cercles successifs.
On remarque :
• d'une part en se référant à la figure 6, que le fait d'utiliser des arcs de cercles simplifie les équations du stator et du rotor : ce dernier étant en position moyenne, soit Cl l'un des ses arcs de cercles de centre Ωl, de rayon RI et d'arc αl . Les arcs de cercles Cl et C »1 du stator ont même centre Ωl, même angle αl , et pour rayons R'1=R1+E et R »1=R1-E. Le centre Ω2 des arcs de cercles C2 , C'2, C »2 est situé sur la droite Δ12, passant par Ωl et limitant les arcs Cl, Cl et C »1 sur cette droite. De même, le centre Ω0 des arcs à gauche de Δ01 est sur Δ01, et le centre Ω3 des arcs à droite de Δ23 est sur Δ23, et ainsi de suite.
• d'autre part, en se référant à la figure 7, que si le centre Ω du plus grand rayon R de deux cellules opposées est commun, la forme extérieure de la chambre est un cercle de ce même rayon R, limité par les tangentes T communes aux deux cellules.
La forme ci-dessus est simple, et donne une même vitesse de déplacement maximum pour les deux cellules .
On peut lui préférer une forme plus aplatie, telle que celle représentée sur la figure 8, dans le but d'obtenir une plus grande vitesse de déplacement d'air, pour une excentricité donnée, et donc un meilleur taux d'aspiration.
La vitesse maximale de l'air dans l'alvéole est en effet ω.R, et la vitesse orbitale de tout point du rotor est ω.E, ce qui permet de multiplier la vitesse dans le rapport R/E, et donc d'obtenir un grand débit dans un encombrement faible, le rapport R/E pouvant dépasser 10.
En se référant maintenant à la figure 9, celle- ci montre une chambre de compression dans laquelle les arbres d'entraînement ne traversent pas le rotor, qui est en porte-à-faux.
Au contraire, en se référant à la figure 10, celle-ci représente une version dans laquelle les deux arbres munis d'excentriques traversent le rotor, sur un compresseur basse pression à cellules juxtaposées deux par deux .
En se référant à la figure 11, celle-ci représente le schéma d'un compresseur moyenne pression: les deux grandes alvéoles refoulent dans un réfrigérant Rfl l'air comprimé ensuite jusqu'à la pression finale dans les deux petites alvéoles . Un réfrigérant final Rf2 complète cette réalisation.
Dans les figures qui précèdent, les alvéoles sont groupées tête-bêche, pour diminuer les réactions des paliers. Les arbres qui y figurent, soumis aux mêmes efforts en moyenne, pour raison de symétrie, peuvent être identiques ainsi que leurs joints, paliers et contrepoids .
Toutefois, une construction asymétrique reste possible, dans le cadre de l'invention, en se référant par exemple à la figure 12 , qui montre un compresseur à trois étages avec arbres traversants.
Excepté pour les compresseurs à très basse pression, on a toujours intérêt à opposer deux rotors, de même profil transversal, dos à dos, comme représentés sur la figure 13 (ou il peut s'agir d'un rotor unique creusé sur sa droite et sur sa gauche) , ou bien à distance, comme représentés sur la figure 14, de manière à supprimer toute poussée axiale.
Ceci à condition que les deux moitiés du stator et leurs orifices aient une même section transversale pour bien équilibrer les forces axiales .
Bien entendu, les rotors doivent être équilibrés radialement, surtout si le régime de rotation est élevé, mais ceci est facile à réaliser, car lesdits rotors ont une faible masse en raison de leur forme compacte et évidée, et une faible excentricité eu égard à leur cylindrée.
En se référant à la figure 15, celle-ci montre une réalisation possible de l'étanchéité à vitesse moyenne, où l'un des deux arbres identiques représenté est entaillé pour réaliser tout ou partie de l'équilibrage. L'arbre 3 entraîne le rotor 4 par l'intermédiaire de roulements à aiguilles 5, accolés à des joints d'étanchéité 6, retenant l'huile, dont la circulation sous faible pression est indiquée par des flèches .
En se référant à la figure 16, celle-ci montre une autre conception, pour compresseurs tournant à grande vitesse, où le coussinet 7 est emmanché à force dans le rotor 8. L'étanchéité des fuites d'huile est assurée par une barrière d'air, prélevée au refoulement (dans le rotor) , aux deux extrémités du maneton excentré 9 de l'un des deux arbres d'entraînement identiques. L'action de l'air comprimé est complétée par deux filetages en sens inverses ramenant l'huile vers le centre du maneton. L'huile de lubrification, circulant selon les flèches, arrive au centre du maneton et est récupérée de part et d'autre du coussinet central. Le maneton est d'un diamètre légèrement plus faible dans les parties comportant filetages et rainures, pour que le coussinet ne frotte pas dans ces parties peu ou pas lubrifiées.
Cette conception pour compresseurs rapides à arbres traversants est évidemment très compacte et légère. Les coussinets des paliers de chaque arbre d'entraînement sont rendus etanches par des joints ou des labyrinthes classiques, selon la vitesse de rotation, et la partie restante (ou totale) de l'équilibrage, est assurée par des masses situées en dehors des paliers.
En se référant à la figure 17, celle-ci montre une vue d'ensemble d'un compresseur basse pression, dans lequel les excentriques, au centre du rotor, sont en bout d'arbres. L'arbre 10 représenté tourne dans le stator 11 par l'intermédiaire des roulements 12 et 13. L'excentrique entraîne le rotor 22 au moyen du roulement 14. Les joints 15, 16 et 17 isolent la chambre de compression de l'huile de lubrification. L'arrivée d'huile, dans le stator 11, est située entre le roulement 12 et le joint 17. Le pignon 18 engrène avec la roue 19 qui entraîne également l'autre arbre. Les contrepoids 20 et 21 équilibrent le rotor dans le sens radial .
Les butées axiales ne sont pas représentées sur les figures de la présente demande, pour ne pas compliquer celles-ci exagérément.
Il y a lieu de noter que, dans ce qui précède, il n'a pas été tenu compte de la collerette centrale du rotor (représentée seulement sur les figures 13 et 14) . Cette collerette a pour rôle d'obturer la partie extérieure des alvéoles du stator, pendant toute la durée de la rotation des excentriques .
Par ailleurs, le capsulisme selon l'invention a été conçu notamment (mais non exclusivement) pour permettre la réalisation de compresseurs de plus faibles débits que les compresseurs à vis. La frontière d'une famille donnée de compresseurs, lorsque les dimensions diminuent, provient de l'augmentation relative des jeux, bornés par les tolérances réalisables, les flèches des pièces, les tassements de roulement, les dilatations relatives des organes voisins, toutes valeurs qu'on ne peut réduire au-delà de certaines limites. A cet égard, la famille de capsulismes à air ou à gaz « secs » selon l'invention, aura aussi sa propre limite inférieure de débit. Celle-ci pourra être fortement réduite (dans un rapport de 10 ou plus) en utilisant l'injection de liquide (huile - eau - fluide frigorigène) , avant ou pendant la compression, ou avec lubrification de la chambre de compression, cette technique employant le classique ensemble : réservoir avec filtre-séparateur, réfrigérant, et régulation, entre évidemment dans le champ d'application de 1 ' invention .
Dans toutes les solutions représentées dans ce qui précède à titre d'exemple, il est important de noter que l'angle total formé entre la normale d'une première extrémité de la ligne courbe médiane du rotor, et la normale à l'extrémité opposée est supérieur à 360°.
En outre, il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toute modification utile, notamment dans le domaine des équivalences techniques, sans sortir de son cadre .

Claims

REVENDICATIONS
1- Capsulisme pour machine tournante véhiculant un fluide gazeux et pouvant fonctionner en compresseur ou en pompe à vide, caractérisé par le fait que l'aube du rotor mobile (1) d'une cellule de base est constituée de deux spirales en sens inverses, la première communiquant avec l'aspiration As et la seconde avec le refoulement Re, ces deux spirales donnant au rotor la forme générale de la lettre « C » avec un angle total AT supérieur à 360°, où AT désigne l'angle total formé entre la normale de la première extrémité de la ligne courbe médiane du rotor, et la normale à l'extrémité opposée.
2- Capsulisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la courbe C est définie par les deux spirales, ou par toutes sortes de courbes mathématiques ayant de préférence des tangentes communes à leurs points de jonction (B, Bl , B2, B3 ...) . 3- Capsulisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la courbe C forme, au refoulement Re, une boucle d'autant plus fermée que le taux de compression (ou rapport de pressions absolues refoulement sur aspiration) est élevé et s'arrête à peu près à l'horizontale, côté aspiration As.
4- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé par le fait que le rotor (1) est animé d'un mouvement orbital, chacun de ses points décrivant un même cercle d'excentricité E, et ayant un même angle au même instant avec son point de départ, ledit rotor étant entraîné par deux arbres identiques, d'axes parallèles, synchronisés en rotation, au moyen d'excentriques de même rayon E. 5- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'alvéole du stator fixe (2) est l'enveloppe des positions successives du rotor (1) dans son mouvement, c'est-à-dire l'enveloppe des cercles de rayon égal à l'excentricité E augmentée de la demi- épaisseur de l'aube du rotor, dont les centres glissent sur l'axe médian de cette aube.
6- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les deux spirales du rotor (1) peuvent être constituées d'arcs de cercles (C0, Cl, C2 , C3 , ...) de manière à simplifier les calculs de dimensionnement et les contrôles de fabrication, l'intérieur de l'alvéole du stator (2) étant alors défini par des arcs de cercles (C'O, Cl, C'2, C'3, ... et C »0, C »1, C »2 , C »3 , ...) concentriques à ceux du rotor, tous ces cercles ayant de préférence des tangentes communes à leurs points de raccordement.
7- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que plusieurs cellules de base simples ou juxtaposées, à un, deux ou trois étages de pression, sont groupées dans une même chambre de compression (compresseurs à basse, moyenne, ou haute pression) ou de vide, des réfrigérants intermédiaires séparant les diffrérents étages des compresseurs de manière à éviter des températures et déformations thermiques exagérées .
8- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les alvéoles peuvent être groupées tête-bêche pour diminuer les réactions sur les paliers .
9- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le rapport du rayon R de la paroi du stator la plus éloignée du centre Ω à l'excentricité E est égal au rapport de la vitesse maximum de l'air dans l'alvéole à la vitesse orbitale de tout point du rotor, et peut dépasser 10.
10- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le ou les arbres d'entraînement traversent complètement ou partiellement la chambre de compression.
11- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'on oppose deux rotors, de même profil transversal, dos à dos ou à distance, de manière à supprimer toute poussée axiale.
12- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les rotors sont équilibrés radialement, par des contepoids placés à l'extérieur de la chambre de compression.
13- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 , caractérisé par le fait que les compresseurs ou pompes à vide compriment uniquement de l'air ou des gaz secs. 14- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 , caractérisé par le fait que les compresseurs ou pompes à vide fonctionnent avec injection de liquide avant ou pendant la compression ou avec lubrification de la chambre de compression.
15- Capsulisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que le rayon de courbure de la ligne médiane du rotor augmente progressivement depuis chacune des extrémités, jusqu'à une zone intermédiaire.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2674515A1 (fr) 2012-06-11 2013-12-18 Siemens Aktiengesellschaft Régulation de la température d'un électrolyseur à haute température
WO2013185994A1 (fr) 2012-06-11 2013-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Système de régulation de température pour batterie ou électrolyseur à haute température

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1378065A (en) * 1920-08-31 1921-05-17 Varley Cromwell Hanford Rotary engine or pump
US1967957A (en) * 1933-05-01 1934-07-24 Nat Electrical Supply Company Vacuum pump
FR825643A (fr) * 1936-11-26 1938-03-09 Perfectionnements au capsulisme à excentrique
JPS5990789A (ja) * 1982-11-16 1984-05-25 Nippon Soken Inc スクロ−ル型ポンプ
US4606711A (en) * 1983-01-10 1986-08-19 Nippon Soken, Inc. Fluid pump with eccentrically driven C-shaped pumping member
JPS59141786A (ja) * 1983-02-02 1984-08-14 Nippon Soken Inc リング型ポンプ
JPH0235159B2 (ja) * 1983-02-09 1990-08-08 Nippon Jidosha Buhin Sogo Kenkyusho Kk Ringugatahonpu
DE4215038A1 (de) * 1992-05-07 1993-11-11 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Spiralverdichter für kompressible Medien
US5318424A (en) * 1992-12-07 1994-06-07 Carrier Corporation Minimum diameter scroll component
JPH06323277A (ja) * 1993-05-12 1994-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スクロール流体機械
JPH07317667A (ja) * 1994-05-26 1995-12-05 Sanden Corp スクロール型コンプレッサ
DE29603280U1 (de) * 1996-02-23 1996-04-11 Walter, Jürgen, 07318 Saalfeld Maschine zur Aufladung von Verbrennungsmotoren
DE19614477A1 (de) * 1996-04-12 1997-10-16 Juergen Walter Drehkolbenmaschine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0123761A1 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2674515A1 (fr) 2012-06-11 2013-12-18 Siemens Aktiengesellschaft Régulation de la température d'un électrolyseur à haute température
WO2013185994A1 (fr) 2012-06-11 2013-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Système de régulation de température pour batterie ou électrolyseur à haute température

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