FR2549908A1

FR2549908A1 - SPIRAL TYPE MACHINE

Info

Publication number: FR2549908A1
Application number: FR8401070A
Authority: FR
Inventors: Russel William Griffith
Original assignee: Copeland Corp LLC
Current assignee: Copeland Corp LLC
Priority date: 1983-07-25
Filing date: 1984-01-24
Publication date: 1985-02-01
Also published as: ES528768A0; ES8502218A1; IT8419225A0; DE3401589A1; BR8400669A; FR2549908B1; AU567905B2; CA1279620C; GB2143904A; GB8400728D0; MX157147A; IT1173071B; JPS6027796A; GB2143904B; SG71287G; IN162154B; AU2309184A; KR850001380A

Abstract

COMPRESSEUR 10 A SPIRALE EN ORBITE, COMPORTANT DES PREMIER ET SECOND ELEMENTS EN SPIRALE ENGRENES 12, 14 DANS LESQUELS UN FLUIDE EST COMPRIME PAR DEPLACEMENT DANS UNE DIRECTION PARALLELE A UN PLAN PERPENDICULAIRE A L'AXE DU MOUVEMENT ORBITAL, CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND UN MOYEN POUR PROVOQUER UNE SURPRESSION SUPPLEMENTAIRE SIMULTANEE DU FLUIDE PAR SON DEPLACEMENT DANS UNE DIRECTION PARALLELE A CET AXE.COMPRESSOR 10 WITH SPIRAL IN ORBIT, INCLUDING FIRST AND SECOND SPIRAL ELEMENTS IN GEARS 12, 14 IN WHICH A FLUID IS COMPRESSED BY MOVEMENT IN A DIRECTION PARALLEL TO A PLANE PERPENDICULAR TO THE AXIS OF THE ORBITAL MOVEMENT, CHARACTERIZED IN WHICH IT COMPRISES A MEANS OF CAUSING AN ADDITIONAL SIMULTANEOUS OVERPRESSION OF THE FLUID BY MOVING IN A DIRECTION PARALLEL TO THIS AXIS.

Description

1. La présente invention concerne un appareil de déplacement de fluide et,1. The present invention relates to a fluid displacement apparatus and,

plus particulièrement, une machine du type en spirale destinée plus spécialement à la compression de fluides gazeux et dont le rapport volume/pression est plus grand. Il existe dans l'art une classe de machines appelées du nom général d'appareils"en spirale" pour le déplacement de divers types de fluides Un tel appareil peut avoir la forme d'un expandeur, d'un moteur à déplacement, 10 d'une pompe, d'un compresseur, etc, et de nombreuses caractéristiques de la présente invention s'appliquent à l'une de ces machines Cependant, à des fins d'illustration, les modes de réalisation décrits ici concernent more particularly, a machine of the spiral type intended more particularly for the compression of gaseous fluids and whose volume / pressure ratio is greater. There exists in the art a class of machines called by the general name of "spiral" devices for moving various types of fluids. Such a device can have the form of an expander, a displacement motor, 10 d a pump, a compressor, etc., and many characteristics of the present invention apply to one of these machines. However, for purposes of illustration, the embodiments described here relate to

un compresseur de fluide gazeux.a gaseous fluid compressor.

D'une façon générale, un appareil en spirale comprend deux enroulements en spirale de configuration similaire, montés chacun sur une plaque extrême séparée de manière à définir un élément en spirale Les deux élément en spirale sont montés ensemble avec l'un des enroulements déplacé en rotation de 180 degrés par rapport 2. l'autre L'appareil fonctionne en mettant en orbite l'un des éléments en spirale ("spirale d'orbite") par rapport à l'autre élément ("spirale fixe") de manière à créer des contacts par ligne mobile entre les flancs des 5 enroulamnents respectifs définissant des poches ou chambres de fluide isolées en forme de croissant Les spirales ont généralement la forme de développantes de cercle, et idéalement il n'y a aucune rotation relative entre les éléments en spirale pendant le fonctionnement, c'est-à-dire que le mouvement est purement une translation curviligne (c'està-.dire qu'il n'y a aucune rotation d'une ligne dans le corps) Les poches de fluide acheminent le fluide à traiter d'une première zone de l'appareil en spirale ou est prévue une entrée de fluide jusqu'à une seconde zone de l'appareil o est prévue une sortie de fluide Le volume d'une poche étanche varie pendant son déplacement de la première zone à la seconde zone A tout instant, il y aura au moins une paire de poches étanches, et lorsqu'il y In general, a spiral device comprises two spiral windings of similar configuration, each mounted on a separate end plate so as to define a spiral element. The two spiral elements are assembled together with one of the windings displaced in rotation of 180 degrees with respect to 2. the other The device works by placing one of the elements in a spiral ("orbit spiral") in relation to the other element ("fixed spiral") so as to create contacts by mobile line between the sides of the 5 respective windings defining isolated pockets or fluid chambers in the shape of a crescent The spirals generally have the form of involutes of a circle, and ideally there is no relative rotation between the elements in spiral during operation, i.e. the movement is purely a curvilinear translation (i.e. there is no rotation of a line in the body) The fluid pockets carry the fluid at t raiter from a first zone of the device in a spiral or is provided a fluid inlet to a second area of the device where is provided a fluid outlet The volume of a sealed pocket varies during its movement from the first zone to the second zone At all times, there will be at least one pair of waterproof pockets, and when there

a plusieurs paires de poches étanches à un moment quelcon20 que, chaque paire aura un volume différent Dans un compresseur, la seconde zone se trouve à une pression supérieure à celle de la première zone et est physiquement située au centre de l'appareil, la première zone étant placée à la périphérie extérieure de l'appareil. has several pairs of waterproof pockets at any time20 that each pair will have a different volume In a compressor, the second zone is at a pressure higher than that of the first zone and is physically located in the center of the device, the first area being placed on the outer periphery of the device.

Généralement, plus grande est la longueur en forme d'arc de l'enroulement en spirale, plus grande est la réduction totale possible du volume d'une poche pendant son déplacement vers la seconde zone (c'est-à-dire plus grand est le rapport possible entre volumes),et plus grand est le rapport entre volumes, plus grand est le rapport Generally, the greater the arcuate length of the spiral winding, the greater the total possible reduction in the volume of a pocket during its movement to the second zone (i.e., the greater the possible ratio between volumes), and the greater the ratio between volumes, the greater the ratio

entre pressions de la machine.between machine pressures.

Deux types de contacts définissent les poches de fluide formées entre les éléments en spirale: les contacts Two types of contacts define the pockets of fluid formed between the spiral elements: the contacts

en ligne tangentielle s'étendant axialement entre les fa35 ces en spirale des enroulements causés par des forces radia- in tangential line extending axially between the spirals of the windings caused by radiant forces

3. les ("étanchéité du flanc") et les contacts en surface causés par des forces axiales entre les surfaces latérales en plan (les "extrémités") de chaque enroulement et la plaque extrême opposée ("étanchéité d'extrémité") Pour 5 que le rendement soit élevé, une bonne étanchéité doit être obtenue pour les deux types de contacts Dans un compresseur classique en spirale (c'est-à-dire un compresseur dans lesquels les enroulements sont des développantes de cercle), une bonne étanchéité des flancs impose 3. the ("sidewall tightness") and surface contact caused by axial forces between the lateral planar surfaces (the "ends") of each winding and the opposite end plate ("end seal") For 5 that the efficiency is high, a good seal must be obtained for the two types of contacts In a conventional compressor in spiral (that is to say a compressor in which the windings are involutes of circle), a good seal of the sides imposed

l O qu'il n'y ait aucune rotation relative entre les spirales. l O that there is no relative rotation between the spirals.

Le concept d'un appareil du type en spirale est connu depuis un certain temps et présente des avantages notables Par exemple, les machines en spirale ont un rendement isentropique et volumétrique élevé et,par consé15 quent,sont relativement petites et légères pour une capacité donnée Elles sont plus silencieuses et moins sujettes à vibrations que de nombreux compresseurs car elles n'utilisent pas de grandes pièces animées d'un mouvement de va-etvient (par exemple pistons, biellettes, etc), et comme tout le fluide circule dans une direction avec une compression simultanée dans une pluralité de poches opposées, il y a moins de vibrations créées par pression De telles machines ont également tendance à être hautement fiables et durables à cause du nombre relativement petit de pièces 25 mobiles, de la vitesse relativement faible de mouvement The concept of a device of the spiral type has been known for some time and has notable advantages. For example, spiral machines have a high isentropic and volumetric efficiency and, consequently, are relatively small and light for a given capacity. They are quieter and less subject to vibration than many compressors because they do not use large parts driven back and forth (for example pistons, rods, etc.), and like all the fluid circulates in one direction with simultaneous compression in a plurality of opposite pockets, there is less vibration created by pressure. Such machines also tend to be highly reliable and durable because of the relatively small number of moving parts, the relatively low speed of movement.

entre les spirales et de l'absence inhérente de contamination par le fluide. between the spirals and the inherent absence of fluid contamination.

L'un des domaines les plus difficiles de conception d'une machine en spirale concerne la technique em30 ployée pour éviter un mouvement angulaire relatif entre les spirales pendant leur déplacement en orbite l'une par rapport à l'autre L'une des solutions les plus courantes réside dans l'utilisation d'un joint de Oldham entre la spirale en orbite et une partie fixe de l'appareil Un joint de Oldham comprend typiquement une bague Oldham et 4. deux jeux de clavettes ou blocs coulissants La bague Oldham comporte sur un côté des rainures qui sont perpendiculaires à des rainures similaires pratiquées dans l'autre côté Un jeu de clavettes est relié à une surfa5 ce de la spirale en orbite et est disposé dans les rainures d'un côté de la bague Oldham, alors que l'autre jeu de clavettes est fixé soit à la spirale fixe soit au carter de la machine et est disposé dans les rainures de l'autre côté de la bague Oldham La bague Oldham est ani10 mée d'un mouvement de va-et-vient parallèle aux rainures contenant le jeu de clavettes fixé a la spirale fixe ou carter Le joint de-Oldham agit ainsi comme moyen de commande (c'est-à-dire permettant d'éviter) de la rotation angulaire de la spirale en orbite par rapport à la spira15 le fixe Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 121 438 One of the most difficult areas in the design of a spiral machine concerns the em30 technique, which is bent to avoid relative angular movement between the spirals during their movement in orbit with respect to each other. more common is the use of an Oldham seal between the orbiting spiral and a fixed part of the device. An Oldham seal typically includes an Oldham ring and 4. two sets of keys or sliding blocks The Oldham ring has on one side of the grooves which are perpendicular to similar grooves made in the other side A set of keys is connected to a surface of the orbiting spiral and is placed in the grooves on one side of the Oldham ring, while the other set of keys is fixed either to the fixed spiral or to the machine casing and is arranged in the grooves on the other side of the Oldham ring The Oldham ring is driven in a parallel back and forth movement grooves containing the set of keys fixed to the fixed spiral or casing The de-Oldham seal thus acts as a means of control (that is to say allowing to avoid) of the angular rotation of the spiral in orbit relative to the spira15 the fixed The patent of the United States of America n 4 121 438

décrit une machine ayant cette construction. describes a machine having this construction.

Il existe d'autres dispositifs connus pour commander la rotation relative des spirales, tels que les mécanismes à tringlerie décrits dans les demandes de brevet américains 20 n 471 742 du 3 mars 1983 et n 471 743 du mars 1983; l'utilisation de commandes multiples faisant tourner les deux spirales autour de centres différents; et concepts analogues Cependant, les moyens de commande de rotation ne font pas partie de la présente invention et 25 à des fins d'exemple, on supposera que le mécanisme en spirale décrit ici doit être commandé par un joint de Oldham ou dispositif similaire qui fournit un mouvement relatif curviligne pur entre les spirales En outre, pour There are other known devices for controlling the relative rotation of the spirals, such as the linkage mechanisms described in American patent applications 20 471 742 of March 3, 1983 and 471 743 of March 1983; the use of multiple controls rotating the two spirals around different centers; and the like However, the means for controlling rotation is not part of the present invention and for purposes of example it will be assumed that the spiral mechanism described herein must be controlled by an Oldham seal or similar device which provides a pure curvilinear relative movement between the spirals In addition, for

simplifier la description, on supposera que les contours 30 des enroulements en spirale seront des développantes de simplify the description, it will be assumed that the contours 30 of the spiral windings will be involutes of

cercle. La présente invention concerne un élément en spirale unique qui est capable de fournir des rapports volume/ pression pour une longueur d'enroulement donnée et un nombre d'enroulements qui sont plus grands que cela est 5. circle. The present invention relates to a single spiral element which is capable of providing volume / pressure ratios for a given winding length and a number of windings which are greater than this is 5.

possible dans une machine classique du type en spirale. possible in a conventional machine of the spiral type.

Cela est très avantageux car se traduit par une machine beaucoup plus compactedans le sens diamétral pour un rapport donné entre volume et pression (généralement point 5 de départ d'une conception de machine) En outre, comme il faut une longueur d'enroulement moins grande pour un rapport donné entre volume et pression, il est possible d'obtenir des compresseurs ayant des orifices de décharge beaucoup plus grands, ce qui a pour effet d'améliorer sensiblement l'efficacité du compresseur La présente invention réalise ceci d'une manière extrêmement simple en modifiant les configurations de l'extrémité d'enroulement This is very advantageous because it results in a much more compact machine in the diametrical direction for a given ratio between volume and pressure (generally the starting point for a machine design). In addition, as it takes a shorter winding length for a given ratio between volume and pressure, it is possible to obtain compressors having much larger discharge orifices, which has the effect of appreciably improving the efficiency of the compressor. The present invention achieves this in an extremely simple by changing the configurations of the winding end

et de la plaque extrême de manière à fournir une réduction axiale du volume des poches étanches pendant leur dé15 placement vers leur seconde zone, en plus de la réduction classique en volume dans la direction radiale. and the end plate so as to provide an axial reduction in the volume of the sealed pockets during their displacement towards their second zone, in addition to the conventional reduction in volume in the radial direction.

La présente invention sera bien comprise lors The present invention will be well understood when

de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: of the following description made in conjunction with the attached drawings in which:

La figure 1 est une vue en perspective éclatée des surfaces intérieures d'une paire d'éléments en spirale selon les principes de la présente invention, les éléments en spirale étant normalement engages l'un dans l'autre et séparés à la manière d'un livre ouvert; La figure 2 est un diagramme de la géométrie de la présente invention; Les figures 3 à 9 sont des coupes transversales des enroulements d'une machine du type en spirale selon la présente invention, illustrant le mécanisme dans une plu30 ralité de positions angulaires, respectivement; La figure 10 est un graphique représentant le volume des chambres étanches en fonction de l'angle de la manivelle; La figure 11 est une vue partielle en coupe d'un 35 second mode de réalisation des éléments en spirale prise 6. généralement le long d'une ligne équivalent à la ligne x-x de la figure 1; La figure 12 est une vue partielle en coupe du second mode de réalisation des éléments en spirale, 5 prise généralement le long d'une ligne équivalent à la ligne y-y de la figure 1; La figure 13 est une vue partielle en coupe du second mode de réalisation des éléments en spirale prise généralement le long d'une ligne équivalent à la ligne 10 z-z de la figure 1; La figure 14 est une vue partielle en coupe d'un troisième mode de réalisation des éléments en spirale prise généralement le long d'une ligne équivalent à la ligne x-x de la figure 1; La figure 15 est une vue partielle en coupe du troisième mode de réalisation des éléments en spirale, prise généralement le long d'une ligne équivalent à la ligne y-y de la figure 1; et La figure 16 est une vue partielle en coupe du 20 troisième mode de réalisation des éléments en spirale, prise généralement le long d'une ligne équivalent à la FIG. 1 is an exploded perspective view of the interior surfaces of a pair of spiral elements according to the principles of the present invention, the spiral elements being normally engaged one inside the other and separated in a manner an open book; Figure 2 is a diagram of the geometry of the present invention; Figures 3 to 9 are cross sections of the windings of a machine of the spiral type according to the present invention, illustrating the mechanism in a plurality of angular positions, respectively; FIG. 10 is a graph showing the volume of the sealed chambers as a function of the angle of the crank; Figure 11 is a partial sectional view of a second embodiment of the spiral elements taken 6. generally along a line equivalent to the line x-x of Figure 1; Figure 12 is a partial sectional view of the second embodiment of the spiral elements, taken generally along a line equivalent to the line y-y in Figure 1; Figure 13 is a partial sectional view of the second embodiment of the spiral elements taken generally along a line equivalent to the line 10 z-z of Figure 1; Figure 14 is a partial sectional view of a third embodiment of the spiral elements taken generally along a line equivalent to the line x-x of Figure 1; Figure 15 is a partial sectional view of the third embodiment of the spiral elements, taken generally along a line equivalent to the line y-y in Figure 1; and Figure 16 is a partial sectional view of the third embodiment of the spiral elements, taken generally along a line equivalent to the

ligne x-x de la figure 1.line x-x of figure 1.

Les principes de la présente invention sont applicables à la presque totalité des machines du type en 25 spirale et,comme la plupart de ces machines sont bien connues,on ne représentera dans la présente demande que les éléments en spirale eux-mêmes Leur contour, la façon de les monter, de les empêcher de tourner, de les entraîner, The principles of the present invention are applicable to almost all machines of the spiral type and, as most of these machines are well known, only the spiral elements themselves will be represented in the present application. how to mount them, prevent them from turning, drag them,

etc peuvent être tous être en conformité avec des princi30 pes connus. etc. may all be in accordance with known principles.

En liaison avec la figure 1, on a représenté un élément en spirale en orbite 10 et un élément en spirale fixe 12 Normalement les éléments en spirale sont engrénés l'un dans l'autre mais, à des fins d'illustration, ils 35 sont représentés en figure 1 ouverts comme le serait un 7. In connection with FIG. 1, there is shown a spiral element in orbit 10 and a fixed spiral element 12 Normally the spiral elements are meshed one inside the other but, for purposes of illustration, they are 35 shown in Figure 1 open as would be a 7.

livre, de manière à en voir les détails. book, so you can see the details.

L'élément en spirale 10 comprend un enroulement en spirale continu 14 qui s'étend vers l'extérieur à partir de l'axe de la machine et a un angle d'enroulement d'au moins 1080 degrés (c'est-à-dire 3 enroulements). Seuls 2,5 enroulements sur chacune des surfaces des flancs intérieur et extérieur ( 900 degrés d'angle d'enroulement) sont utilisés, mais 3 enroulements sont nécessaires car le flanc extérieur du demi-enroulement extérieur et le 10 flanc intérieur du demi-enroulement intérieur ne sont pas The spiral member 10 includes a continuous spiral winding 14 which extends outward from the axis of the machine and has a winding angle of at least 1080 degrees (i.e. say 3 windings). Only 2.5 windings on each of the surfaces of the inner and outer flanks (900 degrees of winding angle) are used, but 3 windings are necessary because the outer flank of the outer half-winding and the inner flank of the half-winding interior are not

fonctionnels L'enroulement 14 a une épaisseur radiale uniforme avec son flanc radialement extérieur espacé radialement d'une manière uniforme du flanc radialement intérieur opposé contigu avec lequel il est en regard. functional The winding 14 has a uniform radial thickness with its radially outer flank uniformly spaced radially from the opposite radially inner flank with which it is opposite.

Une plaque extrême 16 est disposée au bord axialement extérieur de l'enroulement 14 pour fermer l'espace ouvert entre ses flancs opposés La plaque 16 comporte une surface d'étanchéité d'extrémité extérieure 18 qui est disposée entre les flancs opposés de l'enroulement 14 20 pour sa partie extérieure en forme d'arc Une surface d'étanchéité d'extrémité intérieure 20 (représentée en ombré) est disposée entre les flancs opposés de l'enroulement 14 pour sa partie intérieure en forme d'arc Ces deux surfaces d'étanchéité sont plates et perpendiculaires 25 à l'axe de la machine, avec la surface extérieure 18 disposée axialement vers l'extérieur par rapport à la surface intérieure 20 Les surfaces 18 et 20 sont interconnectées par une surface de transition cylindrique circulaire An end plate 16 is disposed at the axially outer edge of the winding 14 to close the open space between its opposite flanks The plate 16 has an outer end sealing surface 18 which is arranged between the opposite flanks of the winding 14 20 for its arc-shaped outer part An inner end sealing surface 20 (shown in shaded) is arranged between the opposite sides of the winding 14 for its arc-shaped inner part These two surfaces seals are flat and perpendicular to the axis of the machine, with the outer surface 18 disposed axially outward relative to the inner surface 20 The surfaces 18 and 20 are interconnected by a circular cylindrical transition surface

22 formée autour d'un axe de courbure parallèle à l'axe 30 de la machine et ayant un rayon égal à un demi-espace radial entre les flancs opposés contigus de l'enroulement. 22 formed around an axis of curvature parallel to the axis 30 of the machine and having a radius equal to a radial half-space between the opposite contiguous sides of the winding.

Ce rayon est également le rayon orbital de la machine. This radius is also the orbital radius of the machine.

Des surfaces d'étanchéité d'extrémité sont disposées sur le bord axialement intérieur de l'enroulement comprenant une surface d'étanchéité d'extrémité extérieure 24 qui est 8. disposée le long de la partie extérieure en forme d'arc de l'enroulement, et une surface d'étanchéité d'extrémité intérieure 26 qui est disposée le long de la partie intérieure en forme d'arc de l'enroulement, ces deux surfaces étant plates et perpendiculaires à l'axe de la machine, avec la surface extérieure 24 disposée axialement vers l'intérieur par rapport à la surface intérieure 26 Les surfaces d'étanchéit d'extrémité intérieure et extérieure sont interconnectées par une surface de transi10 tion cylindrique, circulaire, 28 qui est formée autour d'un axe de courbure disposé parallèlement à l'axe de la machine et ayant un rayon égal à une demi épaisseur radiale de l'enroulement Les axes de courbure des surfaces de transition 22 et 28 sont disposés approximativement à 15 180 degrés l'un de l'autre autour de l'axe de la machine End sealing surfaces are disposed on the axially inner edge of the winding comprising an outer end sealing surface 24 which is 8. disposed along the arcuate outer portion of the winding , and an inner end sealing surface 26 which is arranged along the arcuate inner part of the winding, these two surfaces being flat and perpendicular to the axis of the machine, with the outer surface 24 disposed axially inwardly relative to the interior surface 26 The interior and exterior end sealing surfaces are interconnected by a cylindrical, circular transition surface 28 which is formed around a parallel axis of curvature to the axis of the machine and having a radius equal to half a radial thickness of the winding The axes of curvature of the transition surfaces 22 and 28 are arranged approximately 15 180 degrees from each other around the at machine xe

et les surfaces ont une hauteur axiale égale. and the surfaces have an equal axial height.

L'élénent en spirale 12 comprend un enroulenent en spirale continu 32 qui est l'image de l'enroulement 14 Une plaque extrême 34 est disposée au bord axialement extérieur 20 de l'enroulement 32 pour fermer l'espace ouvert entre ses flancs opposés La plaque 34 comporte une surface d'étanchéité extrême extérieure 36 qui est disposée entre les flancs opposés de l'enroulement 32 pour sa partie extérieure en forme d'arc Une surface d'étan25 chéité extrême intérieure 38 (représentée en ombré) est disposée entre les flancs opposés de l'enroulement 32 pour sa partie intérieure en forme d'arc Là encore, ces deux surfaces d'étanchéité sont plates et perpendiculaires à l'axe de la machine, avec la surface extérieure disposée 30 axialement à l'extérieur de la surface intérieure Les surfaces d'étanchéité extérieure et intérieure 36 et 38 sont interconnectées par une surface de transition cylindrique, circulaire, 40 qui est formée autour d'un axe de courbure parallèle à l'axe de la machine et ayant un ra35 yon égal à un demi-espace radial entre les flancs opposés 9. The spiral element 12 comprises a continuous spiral winding 32 which is the image of the winding 14 An end plate 34 is disposed at the axially outer edge 20 of the winding 32 to close the open space between its opposite sides La plate 34 has an outer extreme sealing surface 36 which is disposed between the opposite sides of the winding 32 for its arc-shaped outer part. An inner extreme sealing surface 38 (shown in shaded) is disposed between the opposite sides of the winding 32 for its inner arc-shaped part Here again, these two sealing surfaces are flat and perpendicular to the axis of the machine, with the outer surface disposed axially outside the inner surface The outer and inner sealing surfaces 36 and 38 are interconnected by a cylindrical, circular transition surface 40 which is formed around an axis of curvature parallel to the axis of the machine and having u n ra35 yon equal to a radial half-space between the opposite sides 9.

contigus de l'enroulement.contiguous winding.

Les surfaces d'étanchéité d'extrémité sont disposées sur le bord axialement intérieur de l'enroulement 32 comprenant une surface d'étanchéité d'extrémité exté5 rieure 42 qui est disposée le long de la partie extérieure en forme d'arc de l'enroulement, et une surface d'étanchéité d'extrémité intérieure 44 qui est disposée le long de la partie intérieure en forme d'arc de l'enroulement, ces deux surfaces d'étanchéité étant plates et perpendicu10 laires à l'axe de la machine, avec la surface extérieure disposée axialement vers l'intérieur de la surface intérieure Les surfaces d'étanchéité extérieure et intérieure sont interconnectées par une surface de transition cylindrique, circulaire, 46 qui est formée autour d'un axe de 15 courbure disposé parallèlement à l'axe de la machine et ayant un rayon égal à une demi- épaisseur radiale de l'enroulement Comme précédemment, les axes de courbure des surfaces 40 et 46 sont disposés à approximativement 180 degrés l'un de l'autre autour de l'axe de la machine. 20 L'élément en spirale 34 comporte également un orifice de décharge 30 relativement grand, disposé au centre,à travers lequel du fluide comprimé par le compresseur peut être déchargé L'élément en spirale 16 comporte The end sealing surfaces are disposed on the axially inner edge of the winding 32 comprising an outer end sealing surface 42 which is disposed along the arcuate outer portion of the winding , and an inner end sealing surface 44 which is arranged along the arcuate inner part of the winding, these two sealing surfaces being flat and perpendicular to the axis of the machine, with the outer surface disposed axially inward of the inner surface The outer and inner sealing surfaces are interconnected by a cylindrical, circular transition surface 46 which is formed around an axis of curvature disposed parallel to the axis of the machine and having a radius equal to a radial half-thickness of the winding As previously, the axes of curvature of the surfaces 40 and 46 are arranged approximately 180 degrees from each other around the axis ofthe machine. The spiral member 34 also has a relatively large discharge port 30 located in the center, through which fluid compressed by the compressor can be discharged The spiral member 16 has

un évidement central 48 qui a une forme semblable à l'ori25 fice de décharge 30 et est aligné avec celui-ci de manière à faciliter la décharge du fluide comprimé. a central recess 48 which has a shape similar to and is aligned with the discharge port 30 so as to facilitate the discharge of the compressed fluid.

L'élément en spirale en orbite 10 est monté de la manière usuelle (non représentée) pour mouvement orbital circulaire par rapport à l'élément en spirale fixe 30 12, avec l'enroulement 14 engrené avec l'enroulement 32 de sorte que: (a) le flanc radialement extérieur de l'un des enroulements est en contact étanche avec le flanc radialement intérieur de l'autre enroulement, (b) la surface d'étanchéité d'extrémité extérieure 24 est en contact 35 étanche avec la surface d'étanchéité extrême extérieure 10. 36, (c) la surface d'étanchéité d'extrémité intérieure 26 est en contact étanche avec la surface d'étanchéité extrême intérieure 38, (d) la surface d'étanchéité d'extrémité extérieure 42 est en contact étanche avec la sur5 face d'étanchéité extrême extérieure 18, (e) la surface d'étanchéité d'extrémité intérieure 44 est en contact étanche avec la surface d'étanchéité extrême intérieure 20, (f) la surface cylindrique 28 est en contact étanche avec la surface cylindrique 40 pendant une partie du mou10 vement orbital; et (g) la surface cylindrique 46 est en contact étanche avec la surface cylindrique 22 pendant-une partie dumouvement orbital, à la suite de quoi, le mouvement orbital relatif des éléments en spirale forme des The orbiting spiral element 10 is mounted in the usual manner (not shown) for circular orbital motion relative to the fixed spiral element 12, with the winding 14 meshed with the winding 32 so that: ( a) the radially outer flank of one of the windings is in sealed contact with the radially inner flank of the other winding, (b) the outer end sealing surface 24 is in sealed contact with the surface of outer extreme seal 10. 36, (c) the inner end seal surface 26 is in sealed contact with the inner extreme seal surface 38, (d) the outer end seal surface 42 is in contact sealed with the outer outer sealing face 18, (e) the inner end sealing surface 44 is in sealed contact with the inner extreme sealing surface 20, (f) the cylindrical surface 28 is in sealed contact with the cylindrical surface 40 during a party e of the orbital movement; and (g) the cylindrical surface 46 is in sealed contact with the cylindrical surface 22 during a portion of the orbital motion, as a result of which, the relative orbital movement of the spiral elements forms

poches de fluide étanches ayant un volume qui change pro15 gressivement. sealed fluid pockets with a gradually changing volume.

Représentée en figure 2 est la géométrie de base d'un enroulement typique selon la présente invention, o la référence 100 est le cercle générateur de base de la développante qui définit le profil d'enroulement, la référence 102 la développante du cercle 100 qui définit la surface du flanc extérieur de l'enroulement et 104 la développante du cercle 100 qui définit la surface du flanc intérieur de l'enroulement Si l'on suppose que le diagramme représente l'élément en spirale en orbite, les 25 surfaces de transition cylindriques circulaires 22 et 28 sont représentées De manière à obtenir une compression uniforme dans les poches de chaque paire de poches, les centres de courbure des surfaces de transition doivent être placés sur des lignes parallèles qui sont tangentes au cercle générateur de base Ainsi, l'axe 105 de courbure de la surface de transition 22 est disposé sur une tangente 106 au cercle de base 100, et l'axe 107 de courbure de la surface de transition 28 est disposé sur la tangente 108 du cercle de base 100 Les tangentes 106 et 108 doi35 vent être parallèles l'une à l'autre, mais peuvent être 11. disposées en tout point de l'enroulement, dans la mesure o le premier entre de la surface de transition (entre les surfaces d'étanchéité extrêmes) est au moins à 360 degrés par rapport à l'extrémité active extérieure de l'en5 roulement Comme on le verra, cela est nécessaire pour assurer qu'une pleine charge de fluide sera entree pendant la partie d'aspiration du cycle Le centre de la seconde surface de transition (entre les surfaces d'étanchéité d'extrémité) sera par conséquent a environ 180 degrés au-delà de l'extrémité de l'enroulement L'axe 105 est disposé à mi-distance des flancs opposés contigus de l'enroulement,et l'axe 107 au milieu de l'enroulement Les surfaces de transition n'ont aucun point d'inflexion et ses bords sont tangents aux surfaces des flancs d'enroulement 15 qu'ils coupent De manière à obtenir une bonne étanchéité et par conséquent, une grande efficacité, il est essentiel que les éléments en spirale soient l'image l'un de l'autre, après rotation de 180 degrés autour de l'axe de la machine Represented in FIG. 2 is the basic geometry of a typical winding according to the present invention, where the reference 100 is the basic generating circle of the involute which defines the winding profile, the reference 102 the involute of the circle 100 which defines the surface of the external flank of the winding and 104 the involute of the circle 100 which defines the surface of the internal flank of the winding If it is assumed that the diagram represents the element in spiral in orbit, the 25 cylindrical transition surfaces circular 22 and 28 are shown In order to obtain a uniform compression in the pockets of each pair of pockets, the centers of curvature of the transition surfaces must be placed on parallel lines which are tangent to the basic generating circle Thus, the axis 105 of curvature of the transition surface 22 is disposed on a tangent 106 to the base circle 100, and the axis 107 of curvature of the transition surface 28 is disposed on the tang ente 108 of the base circle 100 The tangents 106 and 108 must be parallel to each other, but can be 11. arranged at any point of the winding, insofar as the first enters from the transition surface (between the extreme sealing surfaces) is at least 360 degrees from the outer active end of the bearing As will be seen, this is necessary to ensure that a full charge of fluid is entered during the game cycle suction point The center of the second transition surface (between the end sealing surfaces) will therefore be about 180 degrees beyond the end of the winding The axis 105 is placed midway -distance from the contiguous opposite flanks of the winding, and the axis 107 in the middle of the winding The transition surfaces have no inflection point and its edges are tangent to the surfaces of the winding flanks 15 that they cut in order to obtain a good seal and therefore a large e efficiency, it is essential that the spiral elements are the image of each other, after rotation of 180 degrees around the axis of the machine

pour qu'il y ait un engrènement correct. so that there is a correct meshing.

Le fonctionnement de la machine en spirale de la présente invention peut le mieux se comprendre en liaison avec les figures 3 à 9, en liaison également avec la figure 10 On doit s'imaginer que les enroulements sont interengages de la manière illustrée, avec l'élément en 25 orbite se déplaçant en orbite circulaire dans le sens des aiguilles d'une montre (comme représenté) par rapport à l'élément en spirale fixe, l'orbite ayant un diamètre égal à la distance entre les flancs opposés d'un enroulement En liaison avec les figures 3 à 9, l'enroulement en orbite 14 fait une orbite dans un mouvement circulaire dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à l'enroulement fixe 32 La figure 3 représente le compresseur à l'issue des 360 premiers degrés de rotation de la manivelle, c'est-à-dire d'un angle complet 35 de 360 degrés du mouvement orbital de l'enroulement en 12. orbite par rapport à l'enroulement fixe Pendant cette période, les enroulements extérieurs se sont déplacés entre une position d'étanchéité (semblable à celle représentée en figure 3) une position totalement ouver5 te (semblable à celle représentée en figure 4), avec retour à la position d'étanchéité représentée réellement en figure 3, et en agissant ainsi, deux charges complètes de gaz d'aspiration sont introduites représentées en 200 et 202 A ce stade, tous les gaz d'aspiration se trouvent 10 dans les "grandes" chambres, c'est-à-dire les chambres The operation of the spiral machine of the present invention can best be understood in conjunction with FIGS. 3 to 9, also in conjunction with FIG. 10 It must be imagined that the windings are interengaged as illustrated, with the element in orbit moving in circular orbit clockwise (as shown) relative to the fixed spiral element, the orbit having a diameter equal to the distance between the opposite sides of a winding In connection with FIGS. 3 to 9, the winding in orbit 14 makes an orbit in a circular movement in a clockwise direction with respect to the fixed winding 32 FIG. 3 represents the compressor at the end of the First 360 degrees of rotation of the crank, i.e. a full angle 35 of 360 degrees of the orbital movement of the winding in 12. orbit relative to the fixed winding During this period, the outer windings have moved between ap sealing position (similar to that shown in Figure 3) a fully open position (similar to that shown in Figure 4), with return to the sealing position actually shown in Figure 3, and in doing so, two full charges suction gases are introduced shown in 200 and 202 At this point, all of the suction gases are in the "large" chambers, that is, the chambers

disposées axialement entre les surfaces d'étanchéité extrémesextérieures 18 et 36. arranged axially between the outer outer sealing surfaces 18 and 36.

Lors des 180 degrés de rotation suivants, les charges 200 et 202 se déplacent jusqu'aux position repré15 sentées en figure 4, o une partie de chaque charge est dans la grande chambre et l'autre partie de chaque charge la chambre "courte", c'est-à-dire la chambre disposée axialement entre les surfaces d'étanchéité extrêmesintérieures et 38 La partie de la charge dans les chambres courtes 20 est représentée dans les dessins 'avec une densité d'ombres plus grande que dans les grandes chambres Une nouvelle rotation de 180 degrés de la manivelle amène l'appareil à la position représentée en figure 5, et une nouvelle rotation de 180 degrés à la position représentée en figure 6, 25 à 900 degrés A cet instant du temps, la totalité des During the following 180 degrees of rotation, the charges 200 and 202 move to the position shown in FIG. 4, where part of each charge is in the large chamber and the other part of each charge is the "short" chamber, i.e. the chamber arranged axially between the inner and outer sealing surfaces and 38 The part of the load in the short chambers 20 is shown in the drawings' with a greater density of shadows than in the large chambers A another 180 degree rotation of the crank brings the device to the position shown in Figure 5, and a further 180 degree rotation to the position shown in Figure 6, 25 to 900 degrees At this instant of time, all of the

charges 200 et 202 se trouve dans les chambres courtes. charges 200 and 202 can be found in the short bedrooms.

Par conséquent, elles ont été comprimées non seulement radialement dans la manière normale, mais également axialement grâce au fait que les chambres courtes ont une hau30 teur moins grande dans la direction axiale que les grandes chambres (toutes choses étant égales par ailleurs). Consequently, they have been compressed not only radially in the normal manner, but also axially owing to the fact that the short chambers have a lesser height in the axial direction than the large chambers (all other things being equal).

Il y a ainsi une réduction de volume qui est supérieure à ce qu'elle serait si les chambres avaient la même hauteur axiale. There is thus a reduction in volume which is greater than it would be if the chambers had the same axial height.

La position à 900 degrés représentée en figure 13. 6 est le point le plus tôt auquel peut commencer le cycle de décharge Cependant, dans l'appareil illustré, la configuration est telle que la décharge ne se produit pas avant 45 degrés plus tard, à la position représentée en figure 7 La décharge commence à la dernière position dans laquelle les extrémités intérieures des enroulements sont en contact étanche l'une avec l'autre Pendant que la rotation de la manivelle se poursuit,_-les chambres sont amenées à déboucher dans l'orifice de décharge 30, 10 tel que représenté 180 degrés plus tard à 1125 degrés en figure 8, et la décharge se poursuit sur 180 degrés supplémentaires jusqu'à la position correspondant à 1305 degrés de la figure 9, lorsque les extrémités intérieures des enroulements sont de nouveau étanches l'une contre l'autre. 15 Un appareil construit selon les principes de la présente invention aura une étanchéité correcte pendant tout le cycle de fonctionnement Les flancs contigus des éléments respectifs en spirale sont en contact étanche l'un avec l'autre de la manière classique, comme le 20 sont les surfaces- d'étanchéité extrêmeset d'extrémité appariées,et les surfaces respectives de transition sont en contact l'une avec l'autre de la manière que l'on peut voir dans les figures Par exemple, lors des 360 premiers degrés de rotation, seule l'aspiration se produit jusqu'à ce qu'il y ait une pleine étanchéité de l'aspiration Par conséquent, pendant cette partie du cycle, l'étanchéité des surfaces de transition n'est pas importante pour le changement initial Ensuite, en commençant à 360 degrés et en se poursuivant jusqu'à 900 degrés, 30 il y a une compression de la charge du fluide entre une chambre relativement grande et une chambre relativement petite, comme on le voit le mieux en figures 4, 5 et 6 Les surfaces de transition respectives sont en contact étanche entre la position de la figure 3 ( 360 35 degrés) et celle de la figure 4 ( 540 degrés) Entre 540 14. degrés et 720 degrés (figures 4 et 5,respectivement), il n'y a aucun contact étanche des surfaces de transition respectives, mais pendant cette partie particulière du cycle, une fuite à travers la zone de transition est sim5 plement une fuite entre deux charges de taille identique qui sont comprimées au même taux Par conséquent, même s'il y a mélange, il n'y a aucune perte d'efficacité Ensuite, en commençant avec 720 degrés (figure 5), les surfaces de transition sont en contact étanche pour les 180 degrés sui10 vants jusqu'à ce que l'appareil atteigne la position 900 degrés représentée en figure 6 A cette position, la totalité des deux charges se trouve dans les chambres courtes (comme représenté) et les surfaces de transition n'ont par The 900-degree position shown in Figure 13. 6 is the earliest point at which the discharge cycle can begin. However, in the illustrated apparatus, the configuration is such that discharge does not occur until 45 degrees later, at the position shown in Figure 7 The discharge begins at the last position in which the inner ends of the windings are in sealed contact with each other While the rotation of the crank continues, _- the chambers are caused to open into the discharge port 30, 10 as shown 180 degrees later at 1125 degrees in Figure 8, and the discharge continues for an additional 180 degrees to the position corresponding to 1305 degrees in Figure 9, when the inner ends of the windings are again tight against one another. An apparatus constructed in accordance with the principles of the present invention will have a proper seal during the entire operating cycle. The adjoining flanks of the respective spiral elements are in sealing contact with each other in the conventional manner, as are paired end and end sealing surfaces, and the respective transition surfaces are in contact with each other in the manner that can be seen in the figures For example, during the first 360 degrees of rotation, only the suction occurs until there is a complete seal of the suction. Therefore, during this part of the cycle, the seal of the transition surfaces is not important for the initial change. starting at 360 degrees and continuing up to 900 degrees, there is compression of the fluid charge between a relatively large chamber and a relatively small chamber, as best seen in Figures 4, 5 and 6 The sure respective transition faces are in sealed contact between the position of Figure 3 (360 35 degrees) and that of Figure 4 (540 degrees) Between 540 14. degrees and 720 degrees (Figures 4 and 5, respectively), there is there is no leaktight contact of the respective transition surfaces, but during this particular part of the cycle, a leakage through the transition zone is simply a leakage between two charges of identical size which are compressed at the same rate Consequently, even if there is mixing, there is no loss of efficiency Then, starting with 720 degrees (figure 5), the transition surfaces are in tight contact for the next 180 degrees until the device reaches the 900 degree position shown in Figure 6 At this position, all of the two loads are in the short chambers (as shown) and the transition surfaces have no

conséquent aucun effet sur les charges considérées. therefore no effect on the charges considered.

La figure 10 représente graphiquement ce qui se passe dans l'appareil Dans cette figure, l'ordonnée représente le volume de la chambre et l'abscisse l'angle de la manivelle Pour les 360 premiers degrés (une révolution) de rotation de la manivelle, entre le point a et le point 20 c, le cycle d'aspiration se produit jusqu'à ce qu'il y Figure 10 graphically represents what is happening in the device In this figure, the ordinate represents the volume of the chamber and the abscissa the angle of the crank For the first 360 degrees (one revolution) of rotation of the crank , between point a and point 20 c, the suction cycle occurs until there

ait une étanchéité complète à l'aspiration au point c. has a complete airtightness seal at point c.

Il ne doit y avoir aucune zone de transition pendant les 360 premiers degrés de l'enroulement actif Ensuite, la poursuite de la rotation se traduit par la compression. 25 Comme représenté en figure 10, si les plaques extrêmes sont parfaitement planes et dans le même plan que les surfaces d'étanchéité extrêmesde la grande chambre, la ligne de compression se trouvera entre le point c et le point g D'autre part, si le compresseur a été étudié à l'origi30 ne avec des surfaces extrêmes plates dans le même plan que les surfaces d'étanchéité extrêmes de la chambre courte, la compression se produira le long de la ligne allant du point b au point d (mais le volume total du fluide d'admission ne sera que le volume en b) Bien que pouvant 35 démarrer plus tard dans le cycle le cas échéant (tel qu'au 15. point c'), dans le présent mode de réalisation la compression entre la grande chambre et la petite chambre commence au point c et se poursuit pendant 1,5 révolution jusqu'au point d, à 900 degrés Bien que ce cycle soit représenté, à titre d'exemple, comme une ligne droite en figure 10, dans une véritable machine ce serait probablement une ligne généralement incurvée A ce stade, il est possible de commencer la décharge, car il y a eu une compression et une étanchéité complètes,avec la tota10 lité du fluide transférée à la chambre courte D'autre part, le cas échéant, la poursuite de la compression est possible Dans le présent mode de réalisation, il y a un autre angle de 45 degrés de compression radiale entre d et e, à 945 degrés, qui est le point auquel les extré15 mités intérieures des enroulements se déplacent pour sortir d'un contact étanche et o commence le cycle de décharge La décharge se poursuit depuis la fin de la There should be no transition zones during the first 360 degrees of the active winding. Then, the continuation of the rotation results in compression. 25 As shown in FIG. 10, if the end plates are perfectly flat and in the same plane as the extreme sealing surfaces of the large chamber, the compression line will be between point c and point g On the other hand, if the compressor was originally studied with extreme flat surfaces in the same plane as the extreme sealing surfaces of the short chamber, compression will occur along the line going from point b to point d (but the total volume of the intake fluid will only be the volume in b) Although it may start later in the cycle if necessary (such as at 15. point c '), in the present embodiment the compression between the large chamber and the small chamber begins at point c and continues for 1.5 revolutions to point d, at 900 degrees Although this cycle is shown, for example, as a straight line in Figure 10, in a real machine this would probably be a generally incur line vee At this stage, it is possible to start the discharge, because there has been a complete compression and sealing, with the totality of the fluid transferred to the short chamber On the other hand, if necessary, the continuation of the compression is possible In this embodiment, there is another angle of 45 degrees of radial compression between d and e, at 945 degrees, which is the point at which the inner ends of the windings move out of a sealed contact and o begins the discharge cycle The discharge continues since the end of the

compression en e pour une révolution jusqu'au point f. compression in e for a revolution up to point f.

L'amélioration du rapport de volume et par conséquent du 20 rapport de pression de la présente machine apparaît à la figure 10, o l'on peut voir qu'une machine classique ayant une longueur d'enroulement minimum se terminera, après le même nombre de degrés de rotation de la manivelle, avec un volume de chambre ayant une certaine valeur au point 25 g, alors qu'une machine selon la présente invention aura un volume final beaucoup plus petit, c'est-à-dire ayant la valeur au point d; en outre, dans lesdeux machines, la même masse originelle de fluide aura été introduite dans la machine Manifestement la hauteur axiale de la 30 surface de transition peut être modifiée en conformité avec des principes mathématiques connus pour établir n'importe quel rapport de pression souhaité pour l'application envisagée En outre, il est possible d'avoir The improvement in the volume ratio and therefore the pressure ratio of the present machine is shown in Figure 10, where it can be seen that a conventional machine having a minimum winding length will end, after the same number of degrees of rotation of the crank, with a chamber volume having a certain value at point 25 g, while a machine according to the present invention will have a much smaller final volume, that is to say having the value at point d; moreover, in both machines, the same original mass of fluid will have been introduced into the machine Obviously the axial height of the transition surface can be changed in accordance with known mathematical principles to establish any desired pressure ratio for the intended application In addition, it is possible to have

une pluralité d'étapes ou zones de transition pour permet35 tre des augmentations même plus grandes ou plus progres- a plurality of steps or transition zones to allow even greater or more progressive increases

16. sives des rapports volume/pression, comme le remarquera 16. sives of volume / pressure ratios, as will be noticed

facilement l'homme de l'art.easily those skilled in the art.

Une machine construite selon la présente invention aura un angle minimum de manivelle de 1260 degrés, constitué d'une révolution d'aspiration, d'une révolution A machine built according to the present invention will have a minimum crank angle of 1260 degrees, consisting of one suction revolution, one revolution

et demie de compression, et d'une révolution de décharge. and a half compression, and a discharge revolution.

Pour obtenir cela, comme noté précédemment, il est nécessaire d'avoir un minimum de 2,5 enroulements actifs (c'està-dire 3 enroulements au total) La machine représentée dans les figures a un angle supplémentaire de 45 degrés de compression et,par conséquent, un déplacement angulaire total de la manivelle de 1305 degrés L'enroulement a par To achieve this, as noted above, it is necessary to have a minimum of 2.5 active windings (i.e. 3 windings in total) The machine shown in the figures has an additional angle of 45 degrees of compression and, therefore, a total angular displacement of the crank of 1305 degrees The winding has by

conséquent 45 degrés de plus.therefore 45 degrees more.

Telle qu'elle est utilisée ici, l'expression 15 "angle d'enroulement" entre deux points d'un enroulement est l'angle entre une ligne tangente au cercle générateur de base et passant par le premier point, et une ligne tangente au cercle générateur de base et passant par le second point. Bien que la présente invention ait été décrite à titre d'exemple en liaison avec une machine du type en spirale utilisant un joint de Oldham ou dispositif analogue pour donner un mouvement vraiment curviligne, et des enroulements ayant des profils qui sont des développan25 tes de cercle, l'homme de l'art remarquera facilement que la présente invention peut être facilement modifiée pour être utilisée avec les autres types de dispositifs du type en spirale Par exemple, des dispositifs incorporant les mécanismes à-tringlerie et profils d'enroulement modifiés des demandes de brevet citées ci-dessus peuvent etre également adaptés à la présente invention Les mêmes critères que ceux décrits ci-dessus en liaison avec ce mode de réalisation sont utilisés pour appliquer l'invention aux As used herein, the expression "winding angle" between two points of a winding is the angle between a line tangent to the base generating circle and passing through the first point, and a line tangent to basic generator circle and passing through the second point. Although the present invention has been described by way of example in connection with a machine of the spiral type using an Oldham joint or the like to give a truly curvilinear movement, and windings having profiles which are circle expansions those skilled in the art will readily appreciate that the present invention can be readily modified for use with other types of spiral type devices. For example, devices incorporating modified linkage mechanisms and winding profiles Patent specifications cited above can also be adapted to the present invention The same criteria as those described above in connection with this embodiment are used to apply the invention to

autres types de machines.other types of machines.

Les parties appariées aux zones de transition 17. doivent avoir des formes complémentaires dans tous les plans parallèles qui sont disposés perpendiculairement à l'axe de la machine de façon à se toucher (et être étanches) pour un angle de 180 degrés de chaque orbite Elles 5 doivent être également tangentes aux flancs d'enroulement contigusdans de tels plans parallèles Si l'orbite en spirale est circulaire et qu'il n'y a aucune rotation relative entre les éléments en spirale, alors il s'agit là de la forme du profil de chaque surface de transition Cc'est10 â-dire un rayon constant) dans tous ces plans (par exemple,un cylindre circulaire); cependant, il n'est pas nécessaire que le rayon soit le même dans chacun de ces plans Par exemple,les surfaces de transition pourraient être coniques, comme représenté en figures 11, 12 et 13, 15 ou généralement cylindriques avec un chanfrein arrondi, comme représenté en figures 14, 15 et 16 D'autres configurations sont également possibles Si l'orbite n'est pas circulaire, ou s'il y a une rotation relative limitée entre les éléments en spirale, alors cette forme doit être 20 calculée mathématiquement de manière que les parties se touchent (soient étanches) pour un angle de 180 degrés de chaque enroulement La forme correcte pour une machine donnée, cependant, n'a pas besoin d'avoir la même amplitude dans chacun des plans parallèles cités ci-dessus (de la The parts matched with the transition zones 17. must have complementary shapes in all the parallel planes which are arranged perpendicular to the axis of the machine so as to touch (and be sealed) for an angle of 180 degrees from each orbit. 5 must also be tangent to the contiguous winding sides in such parallel planes If the spiral orbit is circular and there is no relative rotation between the spiral elements, then this is the shape of the profile of each transition surface (ie, a constant radius) in all these planes (for example, a circular cylinder); however, the radius need not be the same in each of these planes. For example, the transition surfaces could be conical, as shown in Figures 11, 12 and 13, 15 or generally cylindrical with a rounded chamfer, as shown in Figures 14, 15 and 16 Other configurations are also possible If the orbit is not circular, or if there is limited relative rotation between the spiral elements, then this shape must be calculated mathematically from so that the parts touch each other (are watertight) for a 180 degree angle of each winding The correct shape for a given machine, however, does not need to have the same amplitude in each of the parallel planes mentioned above ( of the

même manière qu'un cône peut remplacer un cylindre circulaire). same way that a cone can replace a circular cylinder).

Bien que l'orifice de refoulement soit représenté comme étant circulaire, il peut avoir n'importe quelle autre forme désirée qui est basée sur des critères classiques; 30 cependant, à cause de la géométrie de la présente invention, il peut être beaucoup plus grand que cela est possible dans les machines classiques du type en spirale pour Although the delivery port is shown to be circular, it can have any other desired shape which is based on conventional criteria; However, because of the geometry of the present invention, it may be much larger than is possible in conventional machines of the spiral type for

un rapport donné entre pressions.a given relationship between pressures.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples 18. The present invention is not limited to Examples 18.

qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. which have just been described, it is on the contrary liable to modifications and variants which will appear to those skilled in the art.

19.19.

Claims

1 scroll compressor in orbit, comprising first and second meshed spiral elements, in which a fluid is compressed by displacement in a direction parallel to a plane perpendicular to the axis of the orbital movement, characterized in that it comprises means to cause additional simultaneous compression 6 e of the fluid by its displacement in a direction

parallel to this axis.

2 orbit scroll compressor according to claim 1, characterized in that the first spiral element comprises: (A) an end plate; (B) a spiral winding extending outward from a first axis generally perpendicular to the end plate, this winding being attached to the end plate; (C) means on the end plate defining a first generally flat surface disposed between the sides of the winding over a first portion of its arc-shaped length and the latter, and (D) means on the plate extreme defining a second generally flat surface disposed between the sides of the winding on a second part of its arc-shaped length; (E) the first and second surfaces being respectively located in spaced parallel planes which

are arranged perpendicular to the first axis.

3 Compressor according to claim 2, carac30 terized in that the spiral winding comprises

flanks which are configured as involutes of a circle.

4 Compressor according to claim 2, characterized in that the first and second surfaces are joined by an intermediate transition surface.

20. Compressor according to claim 4, characterized in that the profile of the transition surface has

a constant radius of curvature in planes perpendicular to the first axis.

6 Compressor according to claim 5, characterized in that the transition surface has a configuration which is cylindrical around an axis arranged parallel to the first axis.

7 Compressor according to claim 5, carac10 terized in that the transition surface is conical.

8 compressor according to claim 5, characterized in that it further comprises a rounded chamfer at the intersection of the transition surface and one of the first or second surfaces 9 compressor according to claim 8, characterized in that the chamfer is arranged at the intersection of the transition surface and is the outermost

first or second surfaces.

Compressor according to claim 5, 20 characterized in that the last cited axis is located at least about 360 degrees from the outer end

of the winding.

11 Compressor according to claim 2, characterized in that the winding has an active length cor25 corresponding to at least 900 degrees of winding angle.

12 Compressor according to claim 2, characterized in that the second surface is arranged

radially inside the first surface.

13 Compressor according to claim 12, characterized in that the second surface is arranged even further from the general plane of the end plate than

is the first surface.

14 Compressor according to claim 2, characterized in that it further comprises a defined means 35 sant a discharge orifice in the center of the plate 21. Compressor according to claim 2, characterized in that it further comprises a defining means a recess in the center of the end plate in

one of the surfaces.

16 Compressor according to claim 2, characterized in that the first and second surfaces are

joined by an intermediate transition surface.

17 Compressor according to claim 2, carac10 terized in that the first and second surfaces are

joined by an intermediate conical transition surface.

18 Compressor according to claim 17, characterized in that the axis of the conical surface is parallel to the first axis.

19 Compressor according to claim 2, characterized in that the first and second surfaces are joined by an intermediate cylindrical transition surface, the intersection of the transition surface with the first and second surfaces having in section a certain radius. Compressor according to claim 19, characterized in that the axis of the cylindrical part of the

transition surface is parallel to the first axis.

21 Compressor according to claims 1 or

2, characterized in that the second spiral element comprises: (A) a generally flat end plate; (B) a spiral winding extending outward from a first axis generally perpendicular to the end plate, this winding being fixed along an axial edge of the end plate; (C) means on the axially opposite edge of the coil defining a first end surface extending over a first portion of the length in 22. arc shape of the coil; and (D) means on the axially opposite edge of the coil defining a second end surface which extends over a second portion of the arcuate length of the coil;

(E) the first and second end surfaces being respectively in spaced, parallel planes, arranged perpendicular to the first axis.

22 Compressor according to Claim 21, characterized in that the spiral winding has sides

which have the form of an involute of a circle.

23 Compressor according to claim 21, characterized in that the first and second surfaces are joined by an intermediate transition surface. 15 24 Compressor according to claim 23, characterized in that the profile of the transition surface

has a constant radius of curvature in planes perpendicular to the first axis.

Compressor according to claim 24, characterized in that the transition surface has a shape which is cylindrical around a parallel axis

at the first axis.

26 Compressor according to claim 24, characterized in that the transition surface has a conical shape.

27 Compressor according to claim 24, characterized in that it further comprises a rounded chamfer at the intersection of the transition surface and

of one of the first or second surfaces.

28 Compressor according to claim 27, characterized in that the chamfer is arranged at the intersection of the transition surface and the most

the outside of the first or second surfaces.

29 Compressor according to claim 21, characterized in that the axis cited last is located at 23.

less approximately 360 degrees from the outer end of the coil.

Compressor according to claim 21,

characterized in that the winding has an active length corresponding to a winding angle of at least 900 degrees.

31 Compressor according to claim 21,

characterized in that the second surface is disposed radially inward of the first surface.

32 Compressor according to claim 31, characterized in that the second surface is disposed further from the general plane of the end plate than does

is the first surface.

33 Compressor according to claim 21, characterized in that it further comprises means defining a discharge orifice in the center of the end plate. 34 Compressor according to claim 21, characterized in that it further comprises defined means 20 sant a recess in the center of the end plate in

one of the surfaces.

Compressor according to claim 21, characterized in that the first and second surfaces

are joined by an intermediate concave transition surface 25.

36 Compressor according to claim 21, characterized in that the first and second surfaces are joined by an intermediate surface of conical transition. 37 Compressor according to claim 36, characterized in that the axis of the conical surface is

parallel to the first axis.

38 Compressor according to claim 21, characterized in that the first and second surfaces are joined by an intermediate transition surface 24. cylindrical, the intersection of the transition surface with the first and the second surface having in section

a certain radius.

39 Compressor according to claim 38, characterized in that the axis of the transition surface

is parallel to the first axis.

Compressor according to claim 1, characterized in that the first spiral element comprises a spiral winding arranged on an end plate 10; the second spiral winding also comprises a spiral winding disposed on an end plate, the spiral elements being meshed with one another and movable orbit one orbit relative to the other around an axis, the end plates being arranged substantially parallel to each other and substantially perpendicular to the axis; the spiral windings having a shape such that at least one movable sealed chamber having a n 0 volume gradually changing is formed between the windings, the change in volume being caused by the orbital displacement of the windings relative to the other; and further comprising: means for increasing the volume ratio on at least one of the end plates reducing the axial distance between plates in an area where the mobile chamber is arranged during part of the movement cycle, which has the effect of causing a new variation in volume in the mobile chamber in addition

of that due moreover to the displacement of the windings relative to one another.

41 Compressor according to claim 40,

characterized in that the spiral windings of the first and second spiral elements are identical.

25. 42 Compressor according to claim 40,

characterized in that each of the windings has an active length corresponding to a winding angle of at least 900 degrees.

43 Compressor according to claim 40, characterized in that the two end plates have a

means of increasing the volume ratio.

44 Compressor according to claim 40, characterized in that the means for increasing the volume ratio 10 does not operate during the initial part of the

displacement cycle.

Compressor according to claim 40, characterized in that the means for increasing the volume ratio does not operate during the first 360 degrees of the relative orbital movement of the spiral elements

in each movement cycle.