FR2559848A1

FR2559848A1 - Machine a volutes pour comprimer un fluide

Info

Publication number: FR2559848A1
Application number: FR8502423A
Authority: FR
Inventors: Robert E Utter; James C Tischer
Original assignee: Trane Co
Current assignee: Trane Co
Priority date: 1984-02-21
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1985-08-23
Anticipated expiration: 2005-02-20
Also published as: JPS60190691A; JPH0631630B2; FR2559848B1; GB2154665A; DE3506374A1; HK94192A; DE3506374C2; GB2154665B; GB8504470D0; CA1222734A; US4522575A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN COMPRESSEUR A VOLUTES DANS LEQUEL L'ETANCHEITE ENTRE LES PLAQUES A VOLUTE FIXE ET ORBITALE EST ASSUREE PAR LE FLUIDE COMPRIME. LA FORCE SOUS LAQUELLE LA PLAQUE A VOLUTE 24 A MOUVEMENT ORBITAL EST APPLIQUEE CONTRE LA PLAQUE A VOLUTE FIXE 26 DEPEND DU DIAMETRE D'UN JOINT ANNULAIRE AXIAL 49 QUI DIVISE LA SURFACE INFERIEURE DE LA PLAQUE 24 EN DEUX ZONES AYANT CHACUNE UNE AIRE CONSTANTE, UNE ZONE ETANT SOUMISE A LA PRESSION D'ASPIRATION ET L'AUTRE A LA PRESSION DE REFOULEMENT. DOMAINE D'APPLICATION : COMPRESSEURS, ETC.

Description

L'invention concerne d'une manière générale une machine à volutes, et plus

particulièrement un compresseur à volutes logé dans une enveloppe hermétique, compresseur dans lequel une pression de refoulement et une pression d'aspiration, appliquées aux plaques à volutes, sont utilisées pour l'obtention d'une poussée axiale souhaitée. Dans une machine à volutes, un fluide est déplacé dans des poches définies par les surfaces des flancs d'éléments enroulés en développante, en prise complémentaire, fixés à des plaques parallèles disposées face à face. Les plaques parallèles sont animées d'un mouvement orbital suivant une relation angulaire fixe l'une par rapport à l'autre afin que les poches de fluide soient déplacées sur le trajet en spirale défini entre les volutes en prise, d'une entrée jusqu'à un point de refoulement. Suivant la configuration des éléments enroulés en développante et le sens du mouvement orbital relatif, une machine à volutes peut travailler en détendeur (pompe à vide), en compresseur ou en pompe à liquide. Lorsqu'elle est utilisée en détendeur, les poches de fluide se déplaçant dans la machine partent d'un point proche du centre axial des volutes et augmentent de volume en se déplaçant vers l'extérieur le long des éléments enroulés en développante. Inversement, dans un compresseur à volutes,

les poches de fluide se déplacent des extrémités radiale-

ment extérieures des volutes vers un orifice central de refoulement, en suivant les éléments enroulés, subissant

ainsi une réduction sensible de leur volume. Dans 1' ap-

plication de la machine à volutes à une pompe à liquide, chacun des éléments enroulés en développante ne forme qu'une boucle autour de son axe, de sorte que les poches de liquide formées entre les volutes ne sont pas soumises à un changement notable de volume lorsqu'elles se déplacent de

l'entrée vers la sortie.

Lorsqu'un compresseur à volutes est renfermé dans une enveloppe hermétique, le fluide comprimé est normalement transporté d'un orifice de décharge ou de refoulement, situé au centre de la plaque à volute fixe, vers un raccord de refoulement situé sur l'enveloppe, ce

transport s'effectuant au moyen d'un tube ou canal intérieur.

Le fluide d'aspiration entre classiquement dans l'enveloppe hermétique par un orifice situé à l'extrémité opposée de l'enveloppe et il est dirigé de façon à passer dans un espace annulaire compris entre le rotor et le stator d'un moteur électrique (pour refroidir le moteur). La plus grande partie du volume renfermé par l'enveloppe est

donc à la pression d'aspiration.

L'une des deux plaques à volutes d'une machine à volutes est habituellement fixe, cette plaque étant montée sur un bâti de support. L'autre plaque à volutes est reliée à une manivelle rotative montée sur l'extrémité d'un arbre d'entratnement, de façon à pouvoir être animée d'un mouvement orbital par rapport à la plaque à volutes fixe. Le fluide retenu dans des poches définies par des lignes de contact entre les surfaces des flancs des éléments enroulés fixés aux plaques est comprimé sous

l'effet du mouvement orbital.

En général, un jeu fonctionnel est maintenu entre les extrémités des éléments enroulés et les surfaces opposées de ces éléments enroulés portés par les plaques à volutes face à face, soit au moyen d'un palier de butée, soit à l'aide de la pression du fluide, s'opposant à la poussée axiale du fluide à comprimer. Le palier de butée ou palier axial peut comprendre une bague annulaire rainurée, ou des paliers à billes, portés par le bâti. Des exemples de ces deux formes de réalisation d'une butée axiale sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique

n 4 065 279 et n 4 415 317, respectivement.

A la place d'un palier de butée, une chambre disposée en arrière de la plaque à volute orbitale peut être mise sous pression à l'aide d'un fluide, soit à la pression de refoulement, soit à une pression de valeur comprise entre l'aspiration et le refoulement, au moyen de canaux traversant la plaque à volute à mouvement

orbital. Ce principe est décrit dans les brevets des.

Etats-Unis d'Amérique n 3 600 114 et n 4 365 941. Une pression appliquée extérieurement peut également être utilisée à cet effet comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 994 633. L'utilisation d'une pression pour solliciter les plaques à volutes dans la direction axiale, à des fins d'étanchéité, est plus avantageuse que l'utilisation d'un palier de butée car il en résulte une diminution sensible des pertes par frottement, pourvu que la force axiale ne soit pas excessive. Ces pertes peuvent être importantes. Lorsque l'on utilise un palier de butée, le frottement statique et le couple résultant demandé au moteur sont plus grands, au démarrage, que le frottement dynamique présent pendant

le fonctionnement du compresseur en régime stabilisé.

L'application d'une poussée axiale en utilisant une pression fournie par le fluide à comprimer permet de résoudre ce problème car, au démarrage, la pression appliquée est sensiblement inférieure à celle présente lorsque la

machine atteint sa vitesse normale de fonctionnement.

Comme décrit dans le brevet n 4 365 941 précité, la force résultante agissant sur la plaque à volute orbitale dans la direction axiale doit être maintenue pour que l'on obtienne un état d'équilibre:

Cette condition est difficile à satisfaire lorsque l'ampli-

tude de la pression dépend de la dimension et de la

position radiale des canaux traversant la plaque à volute.

Il n'est pas aisé de calculer la force nette exercée sur la plaque, car l'amplitude de la pression n'est pas bien connue. Si la pression est trop basse, la force n'est pas

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assez grande pour assurer une étanchéité axiale convenable; si elle est trop grande, le rendement de la machine

diminue sous l'effet d'un frottement excessif.

L'invention a donc pour objet de proposer une machine à volutes dans laquelle la force axiale nette est aisément déterminée. L'invention a également pour objet de régler la force axiale nette appliquée à la plaque à volute orbitale par un choix approprié de l'aire de cette plaque, soumise à la pression de refoulement,

par rapport à l'aire soumise à la pression d'aspiration.

L'invention a également pour objet d'utiliser un joint d'étanchéité qui bute contre la face arrière de la plaque à volute orbitale d'une manière déterminant le rapport de l'aire soumise à la pression de refoulement à l'aire soumise à la pression d'aspiration et qui

détermine donc la force axiale agissant sur la plaque.

L'invention a également pour objet de réduire les pertes dues au frottement entre les éléments enroulés en développante et les plaques à volutes en

utilisant une force axiale nette ne poussant pas excessi-

vement la plaque à volute orbitale vers la plaque fixe.

L'invention concerne donc un compresseur à volutes comprenant deux plaqoes à volutes sensiblement

parallèles, l'une fixe et l'autre à mouvement orbital.

Un élément enroulé en développante est fixé sur chacune des surfaces en vis-à-vis des deux plaques, ces éléments enroulés étant en prise l'un avec l'autre. Les éléments enroulés définissent chacun des surfaces de flancs situées radialement à l'intérieur et à l'extérieur, de même forme en spirale centrée sur un axe. Les surfaces des flancs en contact des éléments enroulés en prise définissent une ou plusieurs poches de fluide qui sont

comprimées par le mouvement orbital relatif des plaques.

Des moyens sont prévus pour entraîner la plaque à volute orbitale suivant une relation angulaire fixe par rapport à la plaque fixe. Ces deux plaques à volutes sont renfermées à l'intérieur d'une enveloppe hermétique qui comprend une entrée pour l'admission d'un fluide d'aspiration et une sortie pour le refoulement du fluide comprimé. Un bâti est prévu, en contact étanche avec la surface intérieure de l'enveloppe hermétique et est destiné à diviser le volume total renfermé par l'enveloppe en une partie soumise à la pression d'aspiration et en une autre partie soumise à la pression de refoulement. La surface tournée vers l'extérieur de l'une des plaques à volutes est exposée à la fois à la pression d'aspiration et à la pression de refoulement, l'aire relative de la plaque soumise à chacune des pressions étant déterminée par la ligne suivant laquelle un joint d'étanchéité, porté par le bâti,bute contre la plaque à volute. On choisit le diamètre du joint de façon à obtenir une poussée axiale

nette souhaitée sur la plaque à volute.

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 première forme de réalisation de l'invention, représentant une machine à volutes dans laquelle le fluide de refoulement est transporté d'un orifice ménagé dans une plaque à volute fixe vers un volume fermé se trouvant en arrière de l'autre plaque à volute, en passant par un circuit extérieur à l'enveloppe hermétique; - la figure 2 est une coupe longitudinale de la seconde forme de réalisation de l'invention dans laquelle le fluide de refoulement est transporté d'un orifice ménagé dans la plaque à volute fixe vers le volume se trouvant en arrière de l'autre plaque à volute en passant

par un circuit totalement logé à l'intérieur de l'enve-

loppe hermétique; et - la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 1, montrant les aires relatives de la plaque à volute orbitale, soumises à la pression d'aspiration et à la pression de refoulement et déterminées

par le point de contact du joint axial d'étanchéité.

La figure 1 représente le compresseur à volutes selon l'invention, désigné globalement par la référence numérique 10. Le compresseur 10 comprend une enveloppe hermétique qui comporte une partie supérieure 11 et une partie inférieure 12. Le bord radialement extérieur d'un

bâti 13 de support est fixé dé façon étanche entre l'enve-

loppe supérieure 11 et l'enveloppe inférieure 12, en un point o une lèvre 14 de l'enveloppe supérieure 11 recouvre et est reliée de manière étanche à l'enveloppe inférieure

12 par des moyens convenables, par exemple par soudage.

Le bâti 13 a pour fonction de supporter un moteur comprenant un ensemble à stator 15 et un rotor 16 qui sont globalement centrés dans l'enveloppe hermétique inférieure 12. Plusieurs tirants 23 sont fixés dans le bâti 13, à intervalles les uns des autres autour du stator 15, fixant ainsi le stator au bâti. Le rotor 16

est emmanché à force ou autrement fixé de manière conve-

nable sur un arbre 17 d'entratnement qui est lui-même monté de façon à pouvoir tourner dans le bâti 13 au moyen d'un palier 18. L'extrémité supérieure de l'arbre 17 comporte une manivelle 19 comprenant un maneton 20 disposé excentriquement par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre. Le maneton 20 est logé dans un palier 21 disposé à l'intérieur d'une biellette oscillante 22. Du point de vue fonctionnel, la biellette oscillante 22 constitue une tringlerie souple dans la direction radiale pour relier le maneton 20 à une plaque à volute 24 à mouvement orbital, au moyen d'une fusée d'entraînement

24a qui dépasse de la surface arrière de la plaque 24.

La fusée 24a est logée dans un palier 25 disposé dans la biellette oscillante 22. Le centre axial de la fusée 24a décrit une orbite circulaire lorsque la manivelle 19 est mise en rotation par l'arbre 17. Les avantages et les détails du fonctionnement de la tringlerie à souplesse radiale constituée par la biellette oscillante 22 sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 924 977 et ils sont bien connus de l'homme de l'art. L'effet du mécanisme d'entrainement constitué de l'arbre 17, de la manivelle 19 et de labiellette oscillante 22 est simplement de transformer le mouvement de rotation de

l'arbre en un mouvement orbital de la plaque à volute 24.

Une plaque à volute fixe 26 est fixée au bâti 13 et est disposée face à la plaque à volute orbitale 24, à peu près parallèlement à cette dernière. Un élément 27 enroulé en développante est fixé à la surface de la plaque fixe 26 tournée vers la plaque 24 et s'étend vers la surface opposée de la plaque à volute orbitale 24. De même, la surface de la plaque 24 tournée vers la plaque fixe porte un élément complémentaire 28, enroulé en développante, qui s'étend vers la surface opposée de la plaque 26 et qui est en prise avec l'élément enroulé 27. La plaque à volute fixe 26 comprend en outre une bague de butée 29 qui s'étend également vers la surface opposée de la plaque à volute orbitale 24 et qui renferme globalement les éléments enroulés 27 et 28. La bague de butée 29 porte la charge axiale s'exerçant entre les plaques à volutes dans

la zone circonférentielle des éléments enroulés 27 et 28.

L'extrémité de la bague 29 de butée peut présenter une série de gorges formées radialement et axialement (non représentées) afin de distribuer un lubrifiant sur le pourtour de l'extrémité, o celle-ci bute contre la plaque à volute orbitale 24. La lubrification de cette partie

du compresseur 10 sera décrite plus en détail ci-dessous.

Un accouplement de Oldham, généralement classique, comprenant quatre blocs coulissants 30 qui sont logés dans des rainures 31, assure un mouvement orbital de la plaque à volute 24 dans une relation angulaire fixe par rapport à la plaque à volute fixe 26. La figure 3 montre plus en détail l'accouplement de Oldham. La façon dont deux rainures 31, formées en des points diamétralement opposés de la plaque à volute orbitale 24, et deux rainures 31, formées dans des côtés opposes du bâti 13 (suivant une ligne perpendiculaire à celle reliant les rainures 31 de la plaque 24) coopèrent avec les blocs coulissants 30, fixés à un anneau 32 d'accouplement, d'une manière obligeant la plaque orbitale 24 à effectuer un mouvement suivant une relation angulaire fixe par rapport à la plaque à volute fixe 26, est bien connue de l'homme de l'art. Les surfaces des flancs des éléments enroulés 27 et 28, situées radialement à l'intérieur et à l'extérieur, sont en contact mutuel suivant deux points ou plus de façon à définir une ou plusieurs poches de fluide que le mouvement orbital de la plaque à volute 24 comprime. Ces poches de fluide 34 peuvent changer de volume en tournant autour des éléments enroulés en développante 27 et 28, afin de comprimer le fluide qu'elles contiennent. Le fluide à comprimer entre dans l'enveloppe hermétique 11 par un orifice 35 d'aspiration qui communique avec une chambre 36 d'aspiration renfermée par l'enveloppe supérieure 11. Le fluide passe dans plusieurs ouvertures 37 d'aspiration et pénètre dans une chambre annulaire 38 disposée radialement à l'extérieur de la bague 29 de butée. Le fluide daspiration passe ensuite dans plusieurs canaux 39 afin d'atteindre les extrémités radialement extérieures des éléments enroulés 27 et 28. Le mouvement de la plaque à volute orbitale 24 a pour effet de retenir et de comprimer le fluide dans les poches 34 et, une fois que le fluide est comprimé, de le décharger par une ouverture 40 située approximativement au centre de la plaque à volute fixe 26. Le fluide comprimé

passe dans un tube 41 de refoulement, sortant de l'enve-

loppe hermétique supérieure 11, et revient dans l'enveloppe

hermétique inférieure par une conduite 42 de refoulement.

Comme montré sur la figure 1, le fluide de refoulement de la conduite 41 passe dans un échangeur de chaleur facultatif 43 qui sert à refroidir le fluide de refoulement avant son retour dans l'enveloppe hermétique inférieure 12. Un échangeur de chaleur facultatif 43 est placé de façon à échanger de la chaleur avec l'air ambiant ou avec tout autre fluide de refroidissement, par exemple de l'eau de refroidissement. En variante, il n'est pas nécessaire de refroidir le fluide de refoulement,

la conduite 41 de refoulement peut être raccordée directe-

ment.à la conduite 42 sans passer par un échangeur de chaleur 43. La nécessité de refroidir le fluide de refoulement à l'aide de l'échangeur 43 dépend de la température maximale de travail que le moteur logé à l'intérieur de l'enveloppe 12 peut supporter. Etant donné qu'il existe dans le commerce des roteurs conçus pour supporter des températures de travail relativement élevées, l'échangeur de chaleur extérieur 43 peut ne pas être

nécessaire.

Le fluide comprimé entrant dans l'enveloppe hermétique inférieure 12 par la conduite 42 passe dans un tube 44 de raccordement à un orifice de retour qui pénètre

dans la partie supérieure des bobinages 15 du stator.

Le fluide comprimé est ainsi obligé de s'écouler dans l'espace annulaire séparant le stator 15 du rotor 16 et de refroidir ainsi le moteur. Un canal 13a traversant le

bâti 13 assure également l'exposition de la partie radiale-

ment intérieure de la face inférieure de la plaque à

volute orbitale 24 à la pression de refoulement du fluide.

Enfin, le fluide comprimé est déchargé de l'enveloppe hermétique inférieure 12 par un orifice 45 de décharge ou

de refoulement.

La partie inférieure de l'enveloppe hermétique 12 comprend un réservoir d'huile 46. Pendant le fonctionnement du compresseur 10, le volume renfermé par l'enveloppe hermétique 12 et séparé par le bâti 13 du volume renfermé par l'enveloppe hermétique supérieure 11 est soumis à la pression de refoulement et, par conséquent, l'huile contenue dans le réservoir 46 est exposée à cette pression relativement élevée. Un tube 47 de distribution d'huile part du dessous de la surface de l'huile contenue dans le réservoir 46, traverse le bâti 13 et aboutit dans un canal d'huile 48 qui communique avec des gorges radiales et circonférentielles ménagées dans l'extrémité de la bague 29 de butée. L'extrémité de la bague 29 de butée est soumise à une pression d'aspiration qui peut être inférieure de 1400-2100 kPa à la pression de refoulement régnant dans l'enveloppe hermétique inférieure 12. Cette différence de

pression fait monter l'huile le long du tube 47 de distri-

bution et provoque sa répartition sur l'extrémité de la bague 29 de butée. Pour empêcher un écoulement d'huile excessif, le conduit 47 de distribution doit présenter une lumière intérieure formée d'un capillaire, ou doit présenter un orifice d'étranglement. L'huile ainsi distribuée sur l'extrémité de la bague 29 de butée sert à lubrifier cette extrémité lorsqu'elle glisse sur la partie supérieure de la plaque à volute orbitale 24. Le lubrifiant est également aspiré vers l'intérieur des poches 34 avec le fluide d'aspiration entrant par les canaux 39. L'huile entraînée avec le fluide d'aspiration permet d'accroître le rendement du compresseur 10 en améliorant l'efficacité de l'étanchéité entre les extrémités et les surfaces des flancs des éléments enroulés en développante 29 et 28, à leuispoints de contact mutuel et avec les surfaces opposées des plaques à volutes 24 et 26. L'huile entraînée est finalement séparée du fluide comprimé, après son retour au compresseur par la conduite 42 et elle revient dans le

réservoir 46.

Une autre lubrification des paliers 18, 21 et 25 peut être obtenue par une pompe à huile centrifuge de conception classique, élevant l'huile à force dans un alésage intérieur (non représenté) de l'arbre 17 de manivelle. Ce type de pompe centrifuge est bien connu de l'homme de l'art; il n'est pas nécessaire de décrire plus en détail le dispositif de lubrification utilisé dans le compresseur 10 pour la compréhension convenable

de l'invention.

Un élément important de l'invention est constitué par le joint axial d'étanchéité 49 qui s'étend radialement vers l'intérieur à partir du bâti 13 et est en butée contre la face inférieure de la plaque à volute orbitale 24. Ce joint axial 49 d'étanchéité porte contre la face inférieure de la plaque à volute orbitale 24 suivant une ligne circulaire qui divise la surface inférieure de la plaque à volute en deux zones, l'une étant exposée à la pression de refoulement et l'autre à la pression

d'aspiration. La figure 3 montre ceci plus en détail.

L'aire ou zone 50 située radialement à l'intérieur du point o le joint 49 est en contact avec la plaque à volute 24 est soumise à la pression de refoulement, et l'aire ou zone 51 située radialement à l'extérieur de ce

point de contact est exposée à la pression d'aspiration.

Etant donné que la plaque à volute 24 exécute un mouvement orbital, le point de contact du joint axial 49 change continuellement. Néanmoins, les dimensions relatives des

aires 50 et 51 restent sensiblement constantes. En choi-

sissant convenablement le rayon du joint 49 en contact avec la plaque à volute orbitale 24, on peut déterminer la poussée axiale nette appliquée à la plaque 24 pendant

le fonctionnement en régime stabilisé du compresseur 10.

Cette force axiale nette doit établir une étanchéité appropriée entre les extrémités des éléments enroulés 27 et 29 en contact avec les plaques à volutes opposées 24

et 26. Une poussée axiale nette excessive accroît simple-

ment le frottement entre les surfaces de glissement, réduisant ainsi le rendement du compresseur 10. Etant donné que la pression de refoulement et la pression d'aspiration sont des paramètres aisément déterminés lors de la conception, la poussée axiale nette exercée sur la plaque à volute orbitale 24 est relativement aisée à déterminer en fonction des aires 50 et 51. Ceci simplifie la tâche demandée lors de la conception'pour établir la

force d'étanchéité appropriée.

La figure 2 représente une seconde forme de

réalisation du compresseur à volutes selon l'invention.

Dans cette forme de réalisation, les mêmes références numériques sont utilisées pour identifier des éléments équivalents à ceux de la première forme de réalisation, et les références numériques suivies d'un signe prime sont utilisées pour identifier des éléments assumant la même fonction, mais d'une conception différente. La seconde forme de réalisation du compresseur à volutes est désignée globalement par la référence numérique 10' et elle diffère de la première forme de réalisation par le fait que le fluide comprimé sortant par l'ouverture 40 de refoulement ménagée dans la plaque à volute fixe 26' passe dans une conduite 41' de refoulement qui est

totalement renfermée à l'intérieur de l'enveloppe hermé-

tique, évitant ainsi la présence d'une ouverture supplé-

mentaire dans chacune des parties de l'enveloppe. Par

conséquent, dans la seconde forme de réalisation, l'enve-

loppe hermétique comprend une'partie supérieure 11' et une

partie inférieure 12'. De plus, la conduite 41' de refou-

lement passe à travers la plaque à volute fixe 26 et le bâti 13', à proximité de leur bord périphérique, o ils sont en butée. contre la face intérieure des enveloppes

hermétiques 11' et 12'.

Pour montrer que la présente invention peut

également s'appliquer à un compresseur à volutes à entral-

nement direct, plutôt qu'au compresseur à tringlerie souple constituée par une galette oscillante 22, la seconde forme de réalisation de l'invention montrée sur la figure 2 est du type à entraînement direct. Elle comprend un arbre 17 portant une manivelle 19' logée dans

un palier à rouleaux 18' qui est centré dans le bâti 13'.

La manivelle 19' ne comporte pas de maneton 20, mais elle

est par contre reliée directement à la fusée 24a d'entrai-

nement portée par la plaque à volute orbitale 24. Le palier à rouleaux 25' permet la rotation de la manivelle 19' autour de la fusée 24a. Etant donné que le collier 25' est excentré par rapport à l'axe longitudinal de l'arbre 17 d'entraînement, la rotation de ce dernier est transformée directement en un mouvement orbital de la plaque à volute 24, sans la tringlerie à souplesse radiale de la première forme de réalisation montrée sur la figure 1. Il convient cependant de noter que le mécanisme d'entraînement direct montré sur la figure 2 peut être appliqué à la première forme de réalisation montrée sur la figure 1, dans laquelle le fluide comprimé est refoulé en passant dans des conduites

extérieures 41 et 42. Inversement, la tringlerie à sou-

plesse radiale montrée sur la figure 1 peut également être appliquée à la seconde forme de réalisation de l'invention, montrée sur la figure 2, dans laquelle le fluide comprimé

est refoulé en passant dans une conduite intérieure 41'.

L'application de l'invention à un compresseur à volutes ne dépend donc pas du type du mécanisme d'entraînement utilisé, que ce mécanisme soit direct ou à souplesse radiale. La seconde forme de réalisation de l'invention

fonctionne par ailleurs sensiblement comme décrit précé-

demment pour la première forme de réalisation. Elle comprend également un joint axial 49 d'étanchéité destiné à diviser la surface inférieure de la plaque à volute orbitale 24 en une partie 50 exposée à la pression de refoulement et en une partie 51 soumise à la pression d'aspiration. La figure 3 permet de comprendre cette caractéristique de l'invention qui s'applique également à la seconde forme de réalisation montrée sur la figure 2, bien que la coupe de la figure 3 porte sur la première forme de réalisation montrée sur la figure 1. La poussée axiale nette exercée sur la plaque à volute orbitale 24 est me déterminée, dans la seconde forme de réalisatin, extement

de la même facon que dans la première forme de ralisatio.

En ce qui concerne tous les autres points, les deux formes

de réalisation fonctionnent sensiblement de la manière.

Il va de soi que de nombreuses modificatlons peuvent être apportées à la machine décrite et repr4sentée

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Machine à volutes destinée à comprimer un fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte deux plaques à volutes (24, 26) portant des éléments enroulés en prise (27, 28) qui forment des poches (34) dans lesquelles un fluide est comprimé lorsque les plaques exécutent un mouvement orbital l'une par rapport à l'autre, une enveloppe (11, 12) renfermant hermétiquement les deux plaques à volutes, et des moyens destines à diviser le volume renfermé par l'enveloppe en un volume d'aspiration et un volume de refoulement, le volume d'aspiration étant à la pression d'aspiration et le volume de refoulement à la pression de refoulement, lesdits moyens de division comprenant en partie les plaques à volutes, la surface

extérieure de l'une des plaques à volutes étant partielle-

ment exposée au volume d'aspiration et partiellement exposée à la pression de refoulement qui agit sur la plaque à volute afin d'appliquer une force axiale d'étanchéité

tendant à rapprocher les plaques l'une de l'autre.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de division comprennent en outre un bâti (13) en contact étanche avec la surface intérieure de l'enveloppe hermétique et supportant les plaques à

volutes à l'intérieur de cette enveloppe.

3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un joint axial (49) d'étanchéité et d'équilibrage qui est relié au bâti et qui est adjacent à la surface, tournée vers l'extérieur, de ladite plaque à volute exposée partiellement aux pressions d'aspiration et de refoulement, le joint étant en contact avec cette plaque et divisant en deux parties (50, 51) la

surface de ladite plaque à laquelle les pressions d'aspi-

ration et de refoulement sont appliquées, la dimension relative de chacune des parties de la surface déterminant

ainsi la poussée axiale exercée sur la plaque.

4. Machine selon la revendication 1, carac-

térisée en ce qu'elle comporte en outre un orifice (40) de refoulement disposé dans l'autre plaque à volute et une entrée (39) vers les éléments enroulés, adjacente aux extrémités radialement extérieures des éléments enroulés, l'orifice de refoulement communiquant avec le volume de refoulement et l'entrée communiquant avec le volume d'aspiration.

5. Machine selon la revendication 4, carac-

térisée en ce qu'elle comporte en outre un circuit 41' de refoulement reliant l'orifice de refoulement au volume de refoulement et disposé totalement à l'intérieur de l'enveloppe hermétique, entre l'orifice de refoulement

et les moyens de division.

6. Machine selon la revendication 4, carac-

térisée en ce qu'elle comporte en outre un circuit de refoulement reliant l'orifice de refoulement au volume de refoulement, ce circuit comprenant une première partie 41 qui s'étend entre l'orifice de refoulement et une ouverture ménagée dans l'enveloppe hermétique, et une seconde partie (42) qui s'étend de cette ouverture jusqu'à une entrée de refoulement ménagée dans la partie

de l'enveloppe hermétique renfermant le volume de refou-

lement.

7. Machine selon la revendication 4, carac-

térisée en ce qu'elle comporte en outre un moteur élec-

trique destiné à entraîner la première plaque à volute afin qu'elle effectue un mouvement orbital par rapport à l'autre plaque à volute, le moteur comprenant un stator

(15) et un rotor (16) enfermés dans l'enveloppe hermétique.

8. Machine selon la revendication 7, carac-

térisée en ce que le fluide comprimé est transporté à partir de l'orifice de refoulement de façon à passer dans un espace annulaire compris entre le stator et le rotor, ce fluide sortant du volume de refoulement

par une ouverture (45) ménagée dans l'enveloppe hermétique.

9. Compresseur à volutes, caractérisé en ce qu'il comporte deux plaques à volutes sensiblement parallèles, l'une fixe (26) et l'autre orbitale (24), les surfaces tournées l'une vers l'autre des deux plaques portant chacune un élément (27, 28) enroulé en développante, ces éléments étant en prise l'un avec l'autre et définissant chacun des surfaces de flanc situées radialement à l'intérieur et à l'extérieur, suivant une même forme en spirale autour d'un axe, les surfaces des flancs en contact des éléments enroulés en prise formant une ou plusieurs poches (34) de fluide comprimé par le mouvement orbital relatif des plaques, des moyens d'entraînement étant reliés à la plaque à volute orbitale afin de lui faire exécuter un mouvement orbital angulaire fixe par rapport à la plaque à volute fixe, une enveloppe hermétique (11, 12) renfermant hermétiquement les deux plaques à volute et présentant une entrée (35) d'admission de fluide aspiré et une sortie (45) de refoulement de fluide comprimé, un bâti (13) s'étendant sur le pourtour de la surface intérieure de l'enveloppe hermétique, en contact étanche avec cette dernière, le bâti divisant le volume total renfermé par l'enveloppe hermétique en un volume d'aspiration à la pression d'aspiration et un volume de refoulement à la pression de refoulement, la surface, tournée vers l'extérieur, de l'une (24) des plaques à volutes étant exposée à la fois aux pressions d'aspiration et de refoulement et subissant ainsi une force axiale nette qui tend à déplacer cette première

plaque à volute vers l'autre.

10. Compresseur à volutes selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un joint axial annulaire (49) d'étanchéité et d'équilibrage qui s'étend du bâti jusqu'à la surface tournée vers l'extérieur de la plaque à volute orbitale, en contact étanche avec cette surface, de manière que l'aire relative (50) de la plaque à volute orbitale, exposée au fluide à la pression de refoulement, comparée à l'aire (51) exposée au fluide à la pression d'aspiration, dépende du diamètre du joint axial d'équilibrage à son point de contact avec la plaque à volute orbitale, afin d'établir la poussée axiale nette souhaitée par équilibrage des forces résultantes appliquées

aux plaques à volutes.

11. Compresseur à volutes selon la revendication 9, caractérisé en ce que le bâti a pour fonction de supporter au moins l'une des plaques à volutes à l'intérieur

de l'enveloppe hermétique.

i2. Compresseur à volutes selon la revendication 9, caractérisé en ce que la plaque à volute fixe présente un orifice (40) de refoulement proche de son centre, communiquant avec le volume de refoulement, les extrémités radialement extérieures des éléments enroulés communiquant

avec le volume d'aspiration.

13. Compresseur à volutes selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (41') reliant l'orifice de refoulement au volume de refoulement, ce circuit étant totalement renfermé dans

l'enveloppe hermétique et partant de l'orifice de refou-

lement en passant dans une ouverture du bâti.

14. Compresseur à volutes selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (41, 42) qui relie l'orifice de refoulement au volume de refoulement et qui passe à travers l'enveloppe hermétique. 15. Compresseur à volutes selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement comprennent un moteur électrique comportant un stator (15)

et un rotor (16), le fluide comprimé étant mis en circu-

lation dans un espace annulaire compris entre le rotor et le stator avant d'être déchargé par la sortie de l'enveloppe

hermétique.

Z559848

16. Compresseur à volutes, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque à volute fixe (26) et une plaque à volute orbitale (24) présentant des surfaces opposées, sensiblement parallèles, et portant chacune un élément (27, 28) enroulé en développante, les éléments enroulés des deux plaques étant en prise l'un avec l'autre et

présentant chacun des surfaces de flancs situées radiale-

ment à l'intérieur et à l'extérieur et suivant une même forme en spirale autour d'un axe, les surfaces des flancs en contact des éléments enroulés en prise formant une ou plusieurs poches (34) de fluide comprimé par le mouvement orbital relatif des plaques, une entrée (39) vers les éléments enroulés étant adjacente aux extrémités radialement extérieures desdits éléments enroulés, et un orifice (40) de refoulement étant aménagé dans la plaque à volute fixe, à proximité de son centre axial, le compresseur comportant également des moyens d'entraînement reliés à la plaque à volute orbitale afin de lui faire suivre un mouvement orbital dans une relation angulaire fixe par rapport à la plaque à volute fixe, lesdits moyens comprenant un moteur électrique, le compresseur comportant en outre une enveloppe hermétique (11, 12) qui renferme de façon étanche les deux plaques à volutes et les moyens d'entralnement et qui comprend une entrée (35) pour l'admission de fluide d'aspiration et une sortie (45) pour le refoulement de fluide comprimé, des moyens étant destinés à diviser le volume total enfermé par l'enveloppe hermétique en deux volumes séparés, l'un à la

pression d'aspiration et l'autre à la pression du refou-

lement, ces moyens comprenant ensemble un bâti (13) et les faces, tournées vers l'extérieur, des plaques à volutes, le bâti ayant pour fonction de supporter les plaques à volutes à l'intérieur de l'enveloppe et comportant un rebord qui porte de façon étanche contre la surface intérieure de l'enveloppe hermétique afin que les pressions d'aspiration et de refoulement, appliquées à la surface extérieure de la plaque à volute orbitale, produisent une force de poussée axiale nette qui sollicite les surfaces -intérieures des plaques à volutes vers les éléments

enroulés opposés, en assurant l'étanchéité entre eux.

17. Compresseur à volutes selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un joint axial annulaire (49) d'étanchéité et d'équilibrage qui s'étend du bâti vers la surface, tournée vers l'extérieur, de la plaque à volute orbitale avec laquelle il est en contact étanche, afin que l'aire relative (50) de la plaque à volute orbitale, exposée au fluide à la pression de refoulement, comparée à l'aire (51) exposée au fluide à la pression d'aspiration dépende du diamètre du joint axial d'équilibrage, à son point de contact avec la plaque à volute orbitale, le diamètre étant choisi de façon que l'on obtienne la poussée axiale nette souhaitée par l'équilibrage des forces résultantes appliquées aux

plaques à volutes.

18. Compresseur à volutes selon la revendication 16, caractérisé en ce que le bâti a également pour fonction de supporter les moyens d'entraînement à l'intérieur de

l'enveloppe hermétique.

19. Compresseur à volutes selon-la revendication

9, caractérisé en ce que l'orifice de refoulement commu-

nique avec le volume de refoulement et en ce que l'entrée vers les éléments enroulés communique avec le volume d'aspiration. 20. Compresseur à volutes selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (41') reliant l'orifice de refoulement au volume de refoulement, ce circuit étant enfermé dans l'enveloppe hermétique et partant de l'orifice de refoulement en

passant dans une ouverture du bâti.

21. Compresseur à volutes selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (41, 42) qui relie l'orifice de refoulement au volume de

refoulement et qui passe à travers l'enveloppe hermétique.

22. Compresseur à volutes selon la revendication 16, caractérisé en ce que le moteur électrique comprend un stator (15) et un rotor (16) et en ce que le fluide comprimé est mis en circulation dans un espace annulaire compris entre le rotor et le stator, à l'intérieur du volume de refoulement, avant que le fluide comprimé soit

déchargé par la sortie de l'enveloppe hermétique.