FR2522733A1

FR2522733A1 - Appareil pour moduler la capacite d'un compresseur volumetrique a volute et ce compresseur

Info

Publication number: FR2522733A1
Application number: FR8303694A
Authority: FR
Inventors: David Henry Eber; Robert Eugene Utter
Original assignee: Trane Co
Current assignee: Trane Co
Priority date: 1982-03-05
Filing date: 1983-03-07
Publication date: 1983-09-09
Also published as: DE3308227A1; CA1233144A; US4431388A; GB2116635A; JPH0418150B2; DE3308227C2; FR2522733B1; GB8305971D0; GB2116635B; JPS58190595A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DESTINE A MODULER LA CAPACITE D'UN COMPRESSEUR A VOLUTE EN COMMANDANT SEPAREMENT L'ECOULEMENT D'UN FLUIDE DANS DES PREMIERE ET SECONDE ENTREES DE CE COMPRESSEUR. LES PREMIERE ET SECONDE ENTREES 41, 42 SONT MENAGEES DE FACON A ETRE DIAMETRALEMENT OPPOSEES DANS UNE PLAQUE FIXE 29 PORTANT UN ELEMENT ENROULE EN DEVELOPPANTE 27, PROLONGE PAR UN ELEMENT ENROULE PERIPHERIQUE 40 QUI PEUT S'ETENDRE AU-DESSUS DES DEUX ENTREES 41, 42. UN DISPOSITIF SOUPLE 43 D'OBTURATION EST DISPOSE ENTRE LA SURFACE INTERIEURE DE L'ELEMENT ENROULE PERIPHERIQUE ET LE FLANC EXTERIEUR DE L'ELEMENT ENROULE 26 PORTE PAR UNE PLAQUE EFFECTUANT UN MOUVEMENT ORBITAL. DES VALVES, RELIEES AUX PREMIERE ET SECONDE ENTREES, PERMETTENT DE COMMANDER SELECTIVEMENT L'ECOULEMENT DU FLUIDE D'ASPIRATION VERS LES POCHES FORMEES ENTRE LES ELEMENTS ENROULES. DOMAINE D'APPLICATION : COMPRESSEURS A VOLUTE.

Description

L'invention concerne d'une manière générale

un compresseur volumétrique du type à volute, et en parti-

culier un compresseur à volute à déchargement par aspira-

tion étranglée, permettant une modulation de capacité.

Un appareil volumétrique du type à volute comprend généralement des plaques parallèles sur lesquelles sont fixés des éléments à enroulement en développante qui sont en prise dans une disposition angulaire fixe Les axes des éléments enroulés sont normalement parallèles et décalés l'un par rapport à l'autre de manière que les mouvements orbitaux relatifs de ces éléments provoquent le déplacement, entre une entrée et une sortie, de poches ou chambres de fluide définies par les flancs des éléments enroulés et par les plaques Lors de l'utilisation comme

compresseur, les poches de fluide sont animées d'un mouve-

ment vers l'intérieur autour des enroulements en volute en direction d'un orifice central de décharge, afin que

le fluide retenu dans les poches soit soumis à une diminu-

tion de volume et un accroissement de pression.

De même que dans les compresseurs à mouvement alternatif et en particulier ceux utilisés en réfrigération et pour le conditionnement de l'air, il est souhaitable de moduler la capacité d'un compresseur à volute afin de réduire les cycles et d'économiser de l'énergie Dans un système de réfrigération, une demande de refroidissement réduite peut être satisfaite par les mises en marche et des arrêts répétés du compresseur, ou bien par réglage de son déchargement ou refoulement afin que sa capacité soit égale à la demande Etant donné que la répétition fréquente des cycles de mise en marche et d'arrêt d'un compresseur risque d'en réduire la durée de vie utile, il est préférable de moduler la capacité du compresseur

d'une manière efficace du point de vue énergétique.

La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique NI 202 967 décrit un compresseur à volute dont la capacité est modulée par fermeture retardée à l'aspiration Cette demande mentionne des moyens de distribution faisant communiquer avec l'aspiration les poches de fluide formées entre les surfaces des flancs des éléments enroulés en prise, en des points intermédiaires choisis, alors que les poches se déplacent sur le pourtour des éléments enroulés, vers un orifice central de décharge Le procédé est sensiblement analogue à la ventilation vers l'aspira- tion du cylindre d'un compresseur à mouvement alternatif

pendant une partie de la course de compression.

Deux demandes de brevets japonais mises à l'Inspection Publique avant examen, no 53-141913 et

N O 54-28002, décrivent chacune d'autres moyens pour modi-

fier la capacité d'un compresseur à volute, en faisant varier le volume des poches formées entre les éléments enroulés Dans la demande N O 53141913, l'écartement entre les plaques disposées face à face, entre lesquelles s'étendent les éléments enroulés en spirale, peut être

modifié par élévation ou abaissement de la volute fixe.

Dans l'autre demande, une partie de l'une des plaques de face est élevée ou abaissée pour modifier le taux de compression. L'un des moyens les plus efficaces pour moduler la capacité d'un compresseur à mouvement alternatif à plusieurs cylindres consiste à fermer l'écoulement de fluide passant par l'orifice d'aspiration et dirigé vers l'un des cylindres Ceci est analogue à l'interruption

de l'écoulement de fluide vers une poche formée aux extré-

mités extérieures des éléments enroulés en spirale dans

un compresseur à volute, mais l'exécution de cette opéra-

tion est plus aisée dans un compresseur à mouvement alter-

natif En général, dans un compresseur à volute, les deux extrémités extérieures des éléments enroulés sont ouvertes à la même pression d'aspiration, le fluide

aspiré provenant de l'intérieurd'une enveloppe hermétique.

Par conséquent, l'écoulement du fluide vers l'intérieur des poches formées à l'extrémité radialement extérieure de chacun des éléments enroulés en volute ne peut pas être commandé de façon indépendante Si l'écoulement du gaz d'aspiration vers l'une des entrées ou vers les deux entrées peut être commandé séparément, il est possible de moduler la capacité du compresseur à volute sur une

plage beaucoup plus large et d'une façon plus efficace.

L'invention a donc pour objet un moyen efficace pour moduler la capacité d'un compresseur à volute en' commandant l'écoulement du fluide d'aspiration vers l'in-

térieur du compresseur.

L'invention a pour autre objet de moduler la

capacité d'un compresseur à volute sur une plage rela-

tivement large.

L'invention a également pour objet des moyens permettant de commander de façon indépendante l'écoulement du gaz d'aspiration vers des entrées situées à l'extrémité extérieure des éléments enroulés en spirale dans un compresseur à volute

L'invention a également pour objet un compres-

seur à volute ayant une enveloppe hermétique à l'inté-

rieur de laquelle est établie une pression de décharge, et des moyens destinés à faire passer sélectivement un gaz d'aspiration d'un orifice d'aspiration vers les entrées

des éléments enroulés en spirale.

Le compresseur à volute selon l'invention comprend deux plaques sensiblement parallèles dont les

surfaces opposées portent des éléments enroulés en déve-

loppante fixés sur ces plaques de façon à être en prise l'un avec l'autre dans une relation angulaire fixe Ces éléments enroulés en développante présentent chacun une surface de flanc située radialement à l'intérieur et une surface de flanc située radialement à l'extérieur, ces surfaces formant des spirales similaires autour d'un axe Les surfaces des flancs en contact des éléments enroulés en développante, en prise l'un avec l'autre,

et les plaques définissent des poches de fluide.

Le compresseur à volute comprend également un

arbre de commande mis en rotation autour d'un axe longi-

tudinal par un générateur de force motrice L'arbre de commande est accouplé à l'une des deux plaques parallèles afin de l'entralner de façon que, lorsque l'arbre tourne, il fasse exécuter à cette plaque un mouvement orbital

par rapport à l'autre plaque qui est fixe.

La plaque fixe comporte un enroulement périphé-

rique fixé sur la même surface que celle portant l'élément

fixe enroulé en développante, et l'enroulement périphéri-

que présente une forme lobulaire qui renferme l'élément enroulé en développante porté par la plaque à mouvement orbital, en l'entourant de façon hermétique Des première et seconde entrées de fluide sont également recouvertes par l'enroulement périphérique Ces entrées sont ménagées dans la plaque fixe, à proximité de sa périphérie et elles sont diamétralement opposées l'une à l'autre Elles sont en communication avec une ou plusieurs des poches de fluide formées par les contacts linéaires en mouvement

établis entre les éléments enroulés.

Un élément souple d'étanchéité est disposé radia-

lement à l'intérieur de l'enroulement périphérique, entre ce dernier et le flanc extérieur de l'élément enroulé en développante à mouvement orbital et entre les plaques

parallèles, en contact étanche avec ces éléments Cet élé-

ment d'étanchéité agit de manière à empêcher l'écoulement de fluide entre les première et seconde entrées Des moyens de distribution sont également prévus pour commander l'écoulement du fluide vers au moins l'une des première et seconde entrées et ces moyens de distribution agissent

donc sélectivement pour moduler la capacité du compresseur.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'une forme de réalisation du compresseur selon l'invention

dans lequel une chambre supérieure située dans une enve-

loppe hermétique est soumise à une pression d'aspiration alors qu'une chambre inférieure est à une pression de

refoulement; -

la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 3, montrant plus en détail une forme de réalisation de l'élément souple d'étanchéité la figure 5 est une coupe analogue à celle de la figure 3, mais montrant une autre forme de réalisa- tion de l'élément souple d'étanchéité; la figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5;

la figure 7 est une coupe longitudinale par-

tielle d'une autre forme de réalisation du compresseur

dont l'enveloppe hermétique est à la pression de refoule-

ment; et la figure 8 est une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation du compresseur dont l'enveloppe

hermétique est à la pression d'aspiration.

La figure 1 montre une première forme de réalisation du compresseur à volute selon l'invention, ce compresseur

étant désigné globalement par la référence numérique 10.

Le compresseur 10 comprend une enveloppe hermétique 11 qui forme une enceinte étanche délimitant une chambre supérieure 12 soumise à une pression d'aspiration et une

chambre inférieure 13 soumise à une pression de refoule-

ment Les chambres 12 et 13 sont délimitées à l'intérieur de l'enveloppe hermétique 11 par un bâti 14 de support dont la périphérie est en contact étanche avec la surface intérieure de l'enveloppe hermétique 11, l'étanchéité étant assurée par une bague torique (non représentée) ou par toute autre garniture convenable ou encore par soudage Le bâti 14 de support sert également à aligner axialement le mécanisme du compresseur 10 à volute à

l'intérieur de l'enveloppe hermétique 11.

La chambre inférieure 13 renferme un moteur électrique 15 généralement classique, comportant un rotor 16 traversé par un arbre 17 de commande Des paliers 17 a et 17 b sont prévus à l'extrémité supérieure de l'arbre 17 de commande et agissent ensemble de manière à centrer radialement et à supporter l'arbre 17 de commande et

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le rotor 16 à l'intérieur du moteur 15 L'extrémité supérieure de l'arbre 17 comporte un maneton 18 dont l'axe est sensiblement parallèle à celui de l'arbre 17, mais en est déporté Lorsque l'arbre 17 de commande est mis en rotation par le moteur électrique 15, le maneton 18 tourillonne dans un coussinet 18 a, de manière à faire

tourner autour de son axe une biellette oscillante 19.

Cette biellette oscillante 19 agit comme élément d'entraîne-

ment à souplesse radiale, en prise avec un doigt 20 formé sur la surface inférieure d'une plaque 25 à mouvement orbital Lorsque la biellette oscillante 19 tourne, le

doigt 20 d'entraînement décrit une orbite circulaire au-

tour de l'axe de la biellette 19, en se déplaçant dans un coussinet 20 a La biellette oscillante 19 transforme donc le mouvement de rotation de l'arbre 17 de commande

en un mouvement orbital de la plaque 25.

Les figures 1 et 3 montrent comment un élément enroulé ou élément à spire 26 à mouvement orbital, ayant sensiblement la forme d'une spirale enroulée autour d'un axe parallèle à l'axe de l'arbre 17 de commande, est fixé à la surface supérieure de la plaque orbitale 25 On peut voir que l'élément enroulé orbital 26 est en contact avec un élément enroulé fixe 27, ayant une forme en spirale similaire, le contact étant réalisé en divers points le

long des surfaces opposées des flancs de ces éléments.

L'élément enroulé fixe ou élément à spire fixe 27 fait

saillie vers le bas d'une plaque fixe 28 qui est sensible-

ment parallèle à la plaque orbitale 25 et qui lui fait face. L'élément enroulé orbital 26 et l'élément enroulé fixe 27 sont maintenus dans une disposition angulaire fixe l'un par rapport à l'autre au moyen d'un accouplement de Oldham comprenant un anneau circulaire 29 sur lequel quatre blocs coulissants 30 sont montés de façon à pouvoir pivoter au moyen d'éléments 31 de fixation à écrou et boulon Les blocs 30 coulissent dans des rainures 30 a diamétralement opposées entre elles, formées dans le bâti 14 de support, à 90 les unes des autres, dans la plaque orbitale 25, et ils empêchent ainsi cette plaque 25 de se déplacer angulairement tout en lui permettant d'effectuer un mouvement circulaire de translation sur un rayon d'orbite circulaire variable La plaque fixe 28 est elle-même maintenue en position par plusieurs supports à brides espacés 32 a, 32 b, 32 c et 32 d reliés chacun au bâti 14 de support par des boulons 33 La plaque à volute orbitale 25 est maintenue dans la direction axiale par

une butée circulaire 34 d'appui.

La lubrification des diverses surfaces d'appui de la machine,telles que la butée 34, est assurée par une pompe à huile 35 qui dépasse de l'extrémité inférieure de l'arbre 17 et pénètre dans une réserve d'huile 36 située au fond du compresseur La pompe à huile 35 est du type centrifuge et agit pendant la rotation de l'arbre 17 afin de refouler l'huile vers le haut, dans un alésage (non représenté) de l'arbre 17, de façon à lubrifier

les surfaces d'appui de la surface supérieure du compres-

seur 10.

Comme montré sur la figure 3, un élément enroulé périphérique 40 s'étend, dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, d'un point "A" jusqu'à un point "B" renfermant ainsi une première entrée 41 et une

seconde entrée 42 formées dans la plaque fixe 28 L'élé-

ment enroulé périphérique 40 est un prolongement de forme lobulaire de l'élément enroulé fixe 27, s'étendant entre

les points A et B, et il permet de recouvrir hermétique-

ment les entrées 41 et 42 afin que l'écoulement de fluide par ces entrées vers l'intérieur des poches définies

par les éléments enroulés 26 et 27 puisse être commandé.

Dans un compresseur à volute classique de l'art anté-

rieur, le fluide peut pénétrer librement de l'intérieur de l'enveloppe du compresseur entre les éléments enroulés en développante, en s'écoulant audelà de l'extrémité radialement extérieure de l'élément enroulé fixe (cette

extrémité étant représentée par le point A) et de l'ex-

trémité 26 a de l'élément enroulé orbital 26 Dans le compresseur selon l'invention, ces parties des éléments enroulés sont isolées du fluide contenu dans la chambre 12 par l'enroulement périphérique 40 et l'une de l'autre par

un joint souple 43 Dans la forme de réalisation de l'in-

vention montrée sur la figure 3 et représentée plus en détail sur la figure 4, le joint souple comprend un ruban d'acier à ressort ayant une largeur égale à la distance comprise entre les surfaces opposées de la plaque orbitale et de la plaque fixe 28 et s'étendant de la surface radialement intérieure de l'élément enroulé périphérique 40 jusqu'au flanc radialement extérieur de l'élément enroulé orbital 26 Le joint souple 43 est sollicité de façon rester constamment en contact avec l'élément enroulé orbital 26 durant son mouvement orbital et il est maintenu en place par des moyens convenables de fixation tels qu'une

vis à métaux 44 Le joint souple 43 a pour fonction d'in-

terrompre l'écoulement de fluide entre la première entrée 41 et la seconde entrée 42, autour de l'élément enroulé

orbital 26.

Comme représenté sur les figures 1 et 3, une sortie 45 du fluide comprimé est ménagée à proximité du centre de la plaque fixe 28, au-dessus de laquelle un conduit 46 s'étend radialement vers l'extérieur et descend à travers le bâti 14 de support de façon à communiquer avec la chambre inférieure 13 Les première et seconde

valves 47 et 48 sont également reliées à la plaque fixe 28.

Ces valves 47 et 48 commandent l'écoulement du fluide d'aspiration à partir de la chambre 12, par les première

et seconde entrées 41 et 42, respectivement, et elles peu-

vent comprendre des électrovalves si l'on souhaite ouvrir ou fermer complètement les entrées 41 et 42, ou bien des valves proportionnelles si l'on souhaite plutôt moduler

l'écoulement du fluide d'aspiration sur une plage inter-

médiaire de commande Dans tous les cas, les valves 47 et 48 sont commandées électriquement au moyen de conducteurs 47 a et 48 a reliés à des bornes 53 qui traversent l'enveloppe hermétique 11 Les bornes 53 sont logées dans une botte

54 montée sur la face extérieure de l'enveloppe hermétique 11.

Dans la première forme de réalisation montrée sur les figures 1 à 4, le fluide entre par un orifice 49 d'aspiration et pénètre dans la chambre supérieure 12 sous une pression d'aspiration relativement basse Lorsque le compresseur 10 fonctionne à pleine capacité, les deux valves 47 et 48 sont totalement ouvertes, permettant au fluide de pénétrer, par l'intermédiaire des entrées 41 et 42, dans les poches formées entre les éléments enroulés orbital et fixe 26 et 27 Les contacts linéaires en mouvement entre ces éléments enroulés définissent des

poches 50 a, 50 b et 50 c, comme montré sur la figure 3 Lors-

que les poches 50 a et 50 b se rapprochent du centre de la volute, le volume de fluide contenu dans celle-ci diminue

sensiblement et sa pression augmente proportionnellement.

Un clapet de refoulement (montré en détail sur la figure 6), situé immédiatement en aval et au-dessus de la sortie 45, comprend une plaque plane et circulaire 51 d'obturation rappelée par un ressort hélicoïdal 52 afin de fermer la sortie 45 Lorsque la pression du fluide

dans la poche 50 c, à la sortie 45, produit une force supé-

rieure à la force combinée du ressort 52 et de la pression de fluide dans le conduit 46, la pression régnant à la sortie 45 soulève la plaque 51 de son siège, permettant au fluide de s'écouler par le conduit 46 dans la chambre inférieure 13 Le fluide refoulé passe ensuite dans un canal 55 ménagé dans le bâti 14 de support, s'écoule sur le rotor 16 et sort du compresseur 10 par un orifice 56

de refoulement.

Pour moduler la capacité du compresseur 10 à 50 % de son débit nominal, on ferme la valve 48 afin d'empêcher le fluide de pénétrer dans la seconde entrée 42 Le fluide d'aspiration continue d'arriver par la première entrée 41, avec une restriction minimale, mais il ne peut s'écouler autour du flanc extérieur de l'élément enroulé orbital 26 vers la seconde entrée 42, du fait de la présence du joint souple 43 Le fluide arrivant à la première entrée 41 est comprimé par le mouvement de l'élément enroulé orbital 26 par rapport à l'élément enroulé fixe 27 Etant donné que la valve 48 est fermée, la pression régnant dans la seconde entrée 42 chute à une valeur proche de l'aspiration alors que le compresseur continue de fonctionner Dans ces conditions, la poche intermédiaire 50 a contient du fluide comprimé et la poche intermédiaire 50 b contient du fluide à une pression proche de la valeur d'aspiration Lorsque ces poches de fluide, l'une à haute pression et l'autre à une pression proche de l'aspiration, poursuivent leur mouvement pour se combiner à la sortie 45 en une poche commune 50 c, la pression résultante chute initialement, mais s'élève ensuite avec la poursuite du mouvement de l'élément à volute orbital 26 jusqu'à ce qu'elle atteigne un état

d'équilibre avec la pression régnant dans le conduit 46.

Le clapet 51 de refoulement empêche le fluide de refluer du système auquel l'orifice 56 de refoulement est relié vers la sortie 45 Le fluide s'écoule au-delà de la plaque 51 d'obturation du clapet de refoulement et sort par le conduit 45 uniquement si la pression du système régnant

dans le conduit 46 est inférieure à celle de la sortie 45.

Etant donné que la sortie 45 ne reçoit que 50 % du fluide comprimé disponible précédemment lors de chaque cycle,

le débit du compresseur 10 est réduit d'environ 50 %.

Pour décharger complètement le compresseur 10, on ferme les deux valves 47 et 48, interrompant ainsi

l'écoulement d'aspiration par les deux entrées 41 et 42.

La pression régnant à la sortie 45 atteint ensuite une valeur d'équilibre, aucun fluide ne s'écoulant alors

par la plaque 51 d'obturation du clapet de refoulement.

Si des valves proportionnelles 47 et 48 sont utilisées à la place des électrovalves du type à deux positions extrêmes d'ouverture et de fermeture, la capacité du compresseur 10 peut être mcduhée à toute valeur comprise entre environ O et 100 % de sa capacité nominale Si

les deux valves 47 et 48 sont partiellement fermées, l'écou-

lement du fluide par les deux entrées 41 et 42 est réduit et le débit massique d'écoulement par le compresseur est réduit En variante, la seconde valve 48 peut être 1 1 fermée partiellement et la première valve 47 peut être laissée complètement ouverte afin que la capacité soit commandée à une valeur comprise dans la plage à 50 à 100 % du débit nominal Il convient de noter que la première valve 47 ne peut être fermée pour réduire plus que la seconde valve 48 l'écoulement du fluide sans provoquer un contournement du joint souple 43 par le fluide, car

le joint souple 43 assure l'étanchéité avec le flanc exté-

rieur de l'élément enroulé orbital 26 uniquement si la pression du fluide à la première entrée 41 est égale ou supérieure à la pression régnant à la seconde entrée 42 Ainsi, lorsque l'on réduit la capacité du compresseur , il est nécessaire de fermer la seconde valve 48 plus que la première valve, ou bien de fermer les deux

valves de façon égale.

Dans une forme de réalisation de l'invention montrée sur les figures 5 et 6, le joint souple disposé entre la première entrée 41 et la seconde entrée 42 comprend un obturateur souple à palette 57, aligné à peu près radialement de façon qu'une extrémité 57 a soit rappelée contre la surface extérieure de l'élément à volute orbital 26 par un ressort hélicoïdal 58 Ces élénents 57 et 58 sont montés de façon étanche dans une boite 58

disposée extérieurement à un élément enroulé périphérique 59.

Les éléments enroulés périphériques 59 et 40 sont simi-

laires, sauf que le premier présente une ouverture dans laquelle l'obturateur souple à palette 57 peut se déplacer librement radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur en relation d'étanchéité à la fois avec l'enroulement

périphérique 59 et l'élément à volute orbital 26 L'obtu-

rateur souple à palette 57 s'étend entre la plaque orbitale 25 et la plaque fixe 28 et assume une fonction d'étanchéité équivalente à celle du joint ou obturateur souple 43, servant à interrompre l'écoulement du fluide le long de la périphérie de l'élément enroulé orbital

26, entre la première entrée 41 et la seconde entrée 42.

Un avantage présenté par l'obturateur souple à palette 57 par rapport au joint ou obturateur 43 est qu'il sert à interrompre l'écoulement de fluide entre les entrées 41 et 42, quelle que soit l'entrée ayant une pression supérieure à celle de l'autre; par conséquent, l'une ou l'autre des valves 47 et 48 peut être fermée totalement ou partiellement pour commander la capacité du compresseur 10. La figure 7 représente une autre forme de réalisation du compresseur à volute selon l'invention, indiquée globalement par la référence numérique 65 Les éléments du compresseur à volute 65 similaires à ceux du compresseur 10 sont désignés par les mêmes références numériques et leurs fonctions ne seront pas de nouveau décrites Cependant, les aspects fonctionnels de ces éléments qui diffèrent de ceux mentionnés précédemment sont mentionnés de façon appropriée Le compresseur à volute 65 comprend une enveloppe hermétique 66 renfermant un mécanisme de commande souple dans la direction radiale

et un moteur électrique 15, de même que dans le compres-

seur 10 Le bâti 67 de support ne constitue pas une cloison étanche entre les parties supérieure et inférieure du volume renfermé par l'enveloppe hermétique 66, mais il constitue un support pour le moteur 15 et d'autres éléments tels que les supports à brides 32 a à 32 d qui dépassent d'une plaque fixe 68, à intervalles les uns

des autres.

La plaque fixe 68 comporte également des première et seconde valves 47 et 48 qui sont placées sensiblement dans la même disposition par rapport à l'élément enroulé fixe 27 et à l'élément enroulé orbital 26 que dans le compresseur à volute 10 Dans le compresseur 65, le volume

libre délimité par l'enveloppe hermétique 66 est sensible-

ment à la pression de refoulement, et il est nécessaire de diriger le fluide d'aspiration vers les première et seconde valves 47 et 48 au moyen d'un conduit 69 Ce dernier relie le côté amont des valves 47 et 48, par une communication commune, à un orifice 69 a d'aspiration, de façon à établir une communication de fluide permettant au fluide aspiré d'atteindre les première et seconde

entrées 41 et 42.

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Le fluide comprimé par le contact linéaire mobile entre l'élément enroulé orbital 26 et l'élément enroulé fixe 27 s'écoule par la sortie 45 ménagée dans la plaque fixe 68 lorsque la pression régnant dans la sortie 45 dépasse celle établie à l'intérieur de l'enve- loppe hermétique 66 La plaque 51 d'obturation du clapet de refoulement empêche le fluide de refluer de l'intérieur de l'enveloppe hermétique 66 dans la sortie 45, augmentant ainsi l'efficacité du compresseur lorsque ce dernier est mis en marche dans un état partiellement chargé Le fluide comprimé s'écoule finalement par le canal 55, autour du rotor 16 et par l'orifice 56 de refoulement, refroidissant

le moteur 15 au passage.

La capacité du compresseur 65 est réduite par ouverture ou fermeture des valves 47 et/ou 48, comme décrit précédemment pour le compresseur 10 On peut utiliser dans le compresseur 65 soit le joint ou obturateur souple à bande d'acier inoxydable, soit l'obturateur souple à

palette 57 pour empêcher l'écoulement du fluide d'aspira-

tion entre la première entrée 41 et la seconde entrée 42.

Le déchargement du compresseur 5 est donc effectué essen-

tiellement de la même façon que pour le compresseur 10; cependant, le compresseur 65 présente l'avantage de ne pas nécessiter de joints d'étanchéité au fluide entre le bâti 67 de support et la face intérieure de l'enveloppe

arrondie 66.

Une autre forme de réalisation du compresseur à volute selon l'invention est montrée sur la figure 8, le compresseur à volute étant indiqué globalement par

la référence numérique 70 Comme précédemment, les élé-

ments de cette forme de réalisation ayant des fonctions et des formes similaires à celles des éléments décrits précédemment sont désignés par les mêmes références

numériques Le compresseur à volute 70 diffère des com-

presseurs précédents 10 et 65 par trois points importants.

Premièrement, son enveloppe hermétique 66 est soumise à la pression d'aspiration et elle présente un orifice 71 d'aspiration ménagé dans sa partie inférieure et un

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orifice 72 de refoulement situé sur sa surface supérieure.

Deuxièmement, le moteur 15 est refroidi par le fluide d'aspiration entrantpar l'orifice 71 et s'écoulant autour du rotor 16; le fluide d'aspiration pénètre ensuite dans la partie supérieure de l'enveloppe hermétique 66 en

passant par le canal 55.

La troisième différence, et la plus importante,

concerne une première valve 74 et une seconde valve 75.

Ces valves comprennent respectivement des pistons 74 a et 75 a et des ressorts hélicoïdaux 74 b et 75 b Lorsque les valves 74 et 75 sont ouvertes, les pistons 74 a et a sont poussés verticalement vers le haut par les ressorts hélicoïdaux, permettant au fluide de s'écouler par des

première et seconde entrées 76 et 77, respectivement.

Les parties supérieures de ces valves sont reliées à des première et seconde électrovalves 74 c et 75 c au moyen de conduits 78 a et 79 b, respectivement, et les électrovalves 74 c et 75 c sont en communication commune avec un conduit 73 de forme en T par lequel le gaz de

refoulement s'écoule du compresseur 10 En ouvrant sélecti-

vement les électrovalves 74 c et 75 c (les conducteurs électriques et les bornes n'étant pas représentés), le fluide soumis à la pression de refoulement peut être

appliqué à l'un ou l'autre des pistons 74 a et 75 a, obli-

geant ce dernier à fermer l'une ou l'autre des première et seconde entrées de fluide 76 et 77, ou les deux, contre la force de rappel exercée par les ressorts hélicoïdaux

74 b et 75 b Une description plus détaillée du fonctionne-

ment d'une valve de type similaire, utilisée pour décharger un compresseur à volute, est donnée dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 202 967, déposée

en 1980.

Après que l'une ou l'autre des électrovalves 74 c et 75 c a été fermée sélectivement pour empêcher le fluide de refoulement d'être appliqué à l'un ou l'autre des pistons 74 a et 75 a, le fluide de refoulement contenu dans les première et seconde valves 74 et 75 s'échappe en fuyant au-delà des pistons, permettant à ces derniers de se déplacer vers la position d'ouverture sous l'effet des ressorts 74 b et 75 b Il convient de noter que les première et seconde valves 74 et 75 pourraient être

remplacées, dans le compresseur 70, par de simples électro-

valves ou par des valves à commande proportionnelle,

similaires aux première et seconde valves 47 et 48.

En ce qui concerne les autres points, le compresseur 70 fonctionne sensiblement de la même manière que les compresseurs à volute 10 et 65 Comme précédemment, un joint ou obturateur souple 43 à bande d'acier à ressort, ou bien un obturateur souple à palette 57 peut être utilisé pour interrompre l'écoulement du fluide entre la première entrée 75 et la seconde entrée 77 Les valves 74 et 75 actionnées par la pression de refoulement sont commandées sélectivement pour ouvrir ou fermer complètement les première et seconde entrées 76 et 77, et elles ne peuvent pas être modulées dans une position intermédiaire C'est la raison pour laquelle les valves 74 et 75, actionnées par le fluide de refoulement et montrées sur la figure 8, peuvent être utilisées pour réduire la capacité du compresseur 10 soit à environ 50 %, soit à O % de son débit nominal, par actionnement de l'une de ces valves ou des deux, respectivement L'utilisation de valves 47

et 48 à commande proportionnelle permet d'effectuer un-

réglage sélectif sur toute la plage comprise entre O

et 100 % du débit nominal.

Si la commande de capacité d'une seule des entrées des compresseurs 10, 65 et 70 est suffisante pour une application particulière, il suffit de ne pr 5 voir que l'une des première et seconde valves 47, 48 ou 74, 75; cependant, si le joint ou obturateur souple en acier

à ressort est utilisé, la valve 48 ou 75 doit être appli-

quée sur la seconde entrée 42 ou 77, respectivement, plutôt que sur la première entrée 41 ou 76 Si l'on utilise l'obturateur souple à palette 57, une seule valve peut être utilisée sur l'une ou l'autre des deux entrées dans tous les cas, l'autre entrée doit être reliée à l'aspiration Il est évident qu'une seule valve ne peut moduler la capacité du compresseur 10, 65 ou 70 que dans la plage d'environ 50 % à 100 % de son débit maximal nominal. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

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Claims

REVENDICATIONS

1 Appareil pour moduler la capacité d'un compresseur de fluide du type volumétrique à volute, caractérisé en ce qu'il comporte deux plaques sensiblement parallèles ( 25, 28) disposées face à face, la surface de l'une ( 28) des plaques tournée vers l'autre plaque ( 25), portant un élément enroulé en développante ( 27) fixé

sur cette plaque et en prise, dans une disposition angu-

laire fixe, avec un élément enroulé ( 26) fixé à l'autre plaque ( 25), chaque élément enroulé comportant des flancs situés radialement à l'intérieur et à l'extérieur et ayant des formes en spirale analogues autour d'un axe, les flancs en contact des éléments enroulés en prise et les plaques définissant des poches de fluide, l'un des éléments

enroulés comportant un prolongement ( 40) destiné à recou-

vrir l'extrémité radialement extérieure de l'autre élément enroulé, en l'entourant de manière étanche, l'appareil présentant également des première et seconde entrées de fluide ( 41, 42) qui communiquent chacune avec le volume délimité par le prolongement dudit élément enroulé, ces entrées étant disposées à proximité de la périphérie de ce prolongement, un dispositif souple ( 43) d'étanchéité étant destiné à interrompre la communication de fluide entre les première et seconde entrées, le long du flanc intérieur du prolongement dudit élément enroulé, et une première valve ( 47) étant montée fonctionnellement afin de commander l'écoulement du fluide dans l'une des première et seconde entrées afin de moduler la capacité du compresseur.

2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fermeture complète de la première valve réduit la capacité du compresseur d'environ 50 %, et la fermeture partielle de la première valve permet de moduler la capacité du compresseur dans la plage de 50

à 100 %.

3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une seconde valve ( 48) montée fonctionnellement afin de commander l'écoulement i 522733

du fluide par l'autre desdites première et seconde entrées.

4 Appareil selon l'une des revendications 1

et 3, caractérisé en ce que le dispositif souple d'étan-

chéité comprend une palette ( 57) qui glisse de manière étanche contre le flanc extérieur dudit autre élément

enroulé ( 26), et qui est sollicitée dans la direction ra-

diale afin de rester en contact avec ce flanc lorsque

la distance radiale entre les éléments enroulés varie.

Appareil selon l'une des revendications 1

et 3, caractérisé en ce que le dispositif souple d'étan-

chéité comprend une bande flexible s'étendant à peu près tangentiellement du flanc intérieur du prolongement dudit premier élément enroulé jusqu'au flanc extérieur de l'autre

élément enroulé.

6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bande flexible est réalisée en acier à ressort.

7 Appareil selon l'une des revendications 1

et 3, caractérisé en ce qu'il présente un orifice ( 56) de refoulement par lequel le fluide comprimé entre les éléments enroulés en prise est refoulé, et un clapet ( 51) de retenue qui permet au fluide comprimé de s'écouler de l'orifice de refoulement et qui empêche le fluide de refluer dans les poches formées entre les éléments enroulés

en passant par l'orifice de refoulement.

8 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fermeture complète de l'une des première et seconde valves réduit la capacité du compresseur de %, la fermeture complète des deux valves déchargeant le compresseur à O % de sa capacité, et la fermeture partielle de l'une ou des deux valves modulant la capacité

dans la plage de O à 100 %.

9 Compresseur de fluide du type volumétrique à volute, caractérisé en ce qu'il comporte deux plaques

sensiblement parallèles ( 25, 28), la surface d'une pre-

mière plaque ( 28), tournée vers la plaque opposée, portant un élément enroulé en développante ( 27) qui lui est fixé et qui est en prise, dans une disposition angulaire fixe, avec un élément enroulé ( 26) fixé à l'autre plaque ( 25), les éléments enroulés présentant chacun des flancs situés radialement à l'intérieur et à l'extérieur et dont les surfaces suivent des formes en spirale identiques, autour d'un axe, les flancs en contact des éléments enroulés en prise et les plaques définissant des poches de fluide, un arbre ( 17) de commande étant monté de façon à pouvoir tourner autour d'un axe longitudinal, sous l'action d'un générateur de force motrice ( 15), cet arbre étant relié à l'une ( 25) des deux plaques parallèles afin de l'entraîner, l'autre plaque ( 28) étant fixe de manière que la première plaque puisse exécuter un mouvement orbital par rapport à la plaque fixe lorsque l'arbre de commande tourne, un élément enroulé périphérique ( 40) étant fixé à la plaque fixe, sur la même surface que celle portant son élément enroulé en développante, cet élément enroulé périphérique prolongeant l'élément enroulé

en développante en suivant une forme lobulaire qui ren-

ferme l'élément enroulé de la plaque orbitale en l'entou-

rant de manière étanche, des première et seconde entrées de fluide ( 41, 42) étant ménagées de façon à être à peu près diamétralement opposées l'une à l'autre, dans la plaque fixe, à proximité de sa périphérie, et communiquant avec une ou plusieurs des poches de fluide formées, un

dispositif souple ( 43) d'étanchéité étant disposé à proxi-

mité de l'élément enroulé périphérique et s'étendant entre cet élément et le flanc extérieur de l'élément enroulé en développante de la plaque orbitale ainsi qu'entre les plaques parallèles, de façon étanche, ce dispositif ayant pour fonction d'empêcher le fluide de s'écouler entre les première et seconde entrées, des moyens de distribution ( 47, 48) commandant l'écoulement du fluide vers au moins l'une des première et seconde entrées et

modulant ainsi la capacité du compresseur.

10 Compresseur à volute selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de distribution sont destinés à moduler la capacité du compresseur dans une plage comprise entre environ 50 et 100 % de son débit nominal. 11 Compresseur à volute selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de distribution commandent l'écoulement du fluide vers les première et seconde entrées. 12 Compresseur à volute selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de distribution sont destinés à moduler la capacité du compresseur dans une plage comprise entre environ O et 100 % de son débit

nominal.

13 Compresseur à volute selon l'une des reven-

dications 9 et 11, caractérisé en ce que le dispositif souple d'étanchéité comprend une palette ( 57) qui peut glisser de manière étanche contre le flanc extérieur dudit autre élément enroulé ( 26), et qui est rappelée dans la direction radiale afin de rester en contact avec ce flanc pendant le mouvement orbital relatif de l'élément enroulé.

14 Compresseur à volute selon l'une des reven-

dications 9 et 11, caractérisé en ce que le dispositif

souple d'étanchéité comprend une bande flexible s'éten-

dant à peu près tangentiellement de la surface radiale-

ment intérieure de l'élément enroulé périphérique jusqu'au flanc extérieur de l'élément enroulé porté par la plaque

orbitale.

Compresseur à volute selon l'une des reven-

dications 9 et 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une enveloppe hermétique ( 11) cui renferme de façon étanche un volume contenant au moins les plaques parallèles du compresseur, cette enveloppe présentant un orifice ( 49) d'aspiration destiné à l'admission de fluide dans le compresseur, à la pression d'aspiration, et un orifice ( 56) de refoulement par lequel un fluide comprimé est

expulsé à la pression de refoulement.

16 Compresseur à volute selon la revendication , caractérisé en ce que l'enveloppe hermétique ( 66)

est à la pression d'aspiration, l'orifice ( 71) d'aspira-

tion communiquant avec le volume libre délimité par

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l'enveloppe hermétique et étant donc en communication

avec les moyens de distribution.

17 Compresseur à volute selon la revendication , caractérisé en ce que l'enveloppe hermétique ( 66) est à la pression de décharge, l'orifice de décharge ( 56)

étant en communication avec le volume libre délimité-

par l'enveloppe hermétique, et l'orifice ( 69 a) d'aspira-

tion étant en communication avec les moyens de distribu-

tion. 18 Compresseur à volute selon la revendication , caractérisé en ce qu'il comporte en outre un clapet de retenue ( 51) qui permet au fluide d'être refoulé

des éléments enroulés en passant par l'orifice de refou-

lement, mais qui empêche le fluide de refluer de l'orifice , de refoulement dans les poches formées entre les éléments enroulés.

19 Compresseur à volute selon l'une des reven-

dications 9 et 11, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe hermétique ( 11) qui renferme de façon étanche les plaques parallèles et qui est divisée en des première et seconde chambres ( 12, 13), cette enveloppe hermétique présentant un orifice ( 49) d'aspiration destiné à l'admission de fluide dans le compresseur, à la pression d'aspiration, et un orifice ( 56) de refoulement par lequel

un fluide comprimé est expulsé à la pression de refou-

lement. Compresseur à volute selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'une ( 13) des première et seconde chambres est à la pression de refoulement et

l'autre ( 12) à la pression d'aspiration.