FR2582742A1 - Compresseur a gaz rotatif a vis, commande par des valves coulissantes jumelees - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN COMPRESSEUR A GAZ ROTATIF A VIS, NOTAMMENT POUR SYSTEMES DE REFRIGERATION. LEDIT COMPRESSEUR RENFERME, DANS UN CARTER 12, UN ROTOR PRINCIPAL ROTATIF 14 A GORGES HELICOIDALES AVEC LEQUEL DES ROTORS PERIPHERIQUES DELIMITENT DES CHAMBRES DE COMPRESSION. UN ORIFICE D'ASPIRATION BASSE PRESSION 70 ET UN ORIFICE DE REFOULEMENT HAUTE PRESSION 58 COMMUNIQUENT AVEC LESDITES CHAMBRES. DES ORGANES OBTURATEURS COULISSANTS 47, 48, SITUES RESPECTIVEMENT COTE ASPIRATION ET COTE REFOULEMENT, COMMANDENT RESPECTIVEMENT LE RENDEMENT DU COMPRESSEUR, AINSI QUE LE RAPPORT VOLUMIQUE ET LA PUISSANCE D'ENTREE DE CE COMPRESSEUR. LESDITS ORGANES 47, 48, MOBILES INDEPENDAMMENT, SONT LOGES DANS UN EVIDEMENT 40 DU CARTER 12. UN DISPOSITIF DE COMMANDE 155, 139, 140, 125, 130, 94, 194, 90, 120 REGLE LES POSITIONS DESDITS ORGANES 47, 48 ET LES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT DU COMPRESSEUR. APPLICATION NOTAMMENT AUX SYSTEMES DE REFRIGERATION.

Description

l

COMPRESSEUR A GAZ ROTATIF A VIS, COMMANDE PAR DES VALVES

COULISSANTES JUMELEES.

La présente invention se rapporte d'une manière gé-

nérale à des compresseurs rotatifs à gaz du type à vis utilisés dans des systèmes de réfrigération, ainsi qu'à des valves coulissantes dont la position peut être réglée et qui sont employées dans de tels compresseurs afin d'en

commander le fonctionnement.

L'invention concerne en particulier des valves cou-

lissantes jumelées équipant un compresseur rotatif à gaz du type à volute simple ou d'un type analogue, ainsi que

des moyens de commande perfectionnés pour régler indépen-

damment la position desdites valves coulissantes, de façon

à réguler tant le rendement du compresseur que sa puis-

sance d'entrée.

Des compresseurs à gaz rotatifs à vis, utilisés dans

des systèmes de réfrigération pour comprimer un gaz réfri-

gérant, sont disponibles en deux versions: ceux qui comprennent deux rotors principaux à gorges hélicoïdales

mutuellement en prise, ou ceux qui présentent un seul ro-

tor à gorges hélicoidales dont les gorges coopèrent avec un ou plusieurs rotors périphériques configurés en étoile ou pourvus de pales. Dans ce dernier type (désigné par "compresseur à volute simple"), le rotor principal est monté rotatif dans un alésage du carter du compresseur, et il est entraîné par un moteur électrique. Les rotors périphériques sont également logés dans le carter du compresseur et coopèrent avec le rotor principal. Dans un

tel compresseur rotatif à volute simple, chaque gorge ro-

torique, lorsqu'une pale d'un rotor périphérique vient s'y placer, sert de chambre de compression dans laquelle un gaz sous faible pression non comprimé, admis dans le carter par un orifice d'aspiration, est comprimé pour être ensuite évacué, en tant que gaz comprimé sous haute pression, vers un orifice de refoulement ménagé dans ledit carter. La pression gazeuse régnant dans l'orifice de refoulement à tendance à varier sensiblement en réaction

à des variations intervenant dans les températures am-

biantes, par suite de fluctuations de température dues aux saisons ou à l'environnement. Si cette variation n'est pas corrigée, le gaz peut être soumis dans cer- tains cas à une compression excessive, ce qui se traduit par un travail supplémentaire imposé au compresseur et par un inopportun gaspillage de puissance électrique

d'entrée nécessaire au fonctionnement du compresseur.

Il est de ce fait courant, dans la pratique, d'utiliser une valve coulissante pouvant se déplacer à différentes

positions, de façon à régler l'emplacement auquel l'ori-

fice de refoulement s'ouvre; de préférence, cet empla-

cement est celui auquel la pression gazeuse régnant à

l'intérieur des chambres de compression du rotor équi-

vaut à la pression de condensation régnant dans le sys-

tème de réfrigération dans lequel le compresseur est employé. Typiquement, la valve coulissante est montée à mouvement axial dans un évidement adjacent à l'alésage

recevant le rotor, avec-lequel il communique. Cette val-

ve présente une face qui est complémentaire de la sur-

face du rotor, en regard de laquelle elle peut coulis-

ser hermétiquement. Des moyens, utilisés pour détermi-

ner la position la plus efficace de la valve coulissan-

te définissant le rapport volumique, peuvent revêtir la forme de moyens pour détecter ces deux conditions de pression ou pour calculer les positions, ainsi que pour décaler axialement la valve coulissante dans la direction appropriée et de la distance adéquate, jusqu'à ce que le point d'équilibre soit atteint. Ainsi, si l'orifice de refoulement sur l'obturateur coulissant est déplacé vers l'extrémité de refoulement du rotor et du compresseur, le gaz est piégé dans les gorges rotoriques pendant un laps de temps plus long et son volume est réduit au fur et à mesure que sa pression croit, c'est-à-dire que le rapport volumique est augmenté. En revanche, si l'orifice de refoulement sur l'obturateur coulissant est déplacé dans le sens inverse, le rapport volumique est diminué, c'est-à-dire que la pression interne du cylindre est réduite au point de refoulement, impliquant une baisse

du rapport volumique du compresseur.

Il est connu de faire varier le rendement de com- presseurs à rotors jumelés ou simples en réduisant ou en augmentant la quantité de gaz emprisonné dans chaque

chambre de compression, en utilisant une valve coulis-

sante qui remet le gaz en circulation vers l'orifice d'admission. Les brevets US ci-dessous, délivrés au

déposant de la présente demande, illustrent l'utilisa-

tion de valves coulissantes et de dispositifs de commande de ces valves, dans des compresseurs à rotor double, pour commander l'emplacement auquel du gaz est introduit dans les chambres de compression: 4 080 110; 4 005 949;

3 924 972; 3 869 227.

Les brevets GB-1 046 465, 1 288 603, 1 242 192, 1 345 946, 1 390 085, 1 388 537, 1 413 426 et 1 407 135

se rapportent à différentes caractéristiques d'un com-

presseur à gaz rotatif à vis comprenant un unique rotor

principal à gorges hélicoïdales, ainsi que des rotors pé-

riphériques en forme d'étoile coopérant avec ce rotor

principal. Une forme de réalisation d'un tel compres-

seur rotatif à volute simple est commercialisée par Hall-

Thermotank Products Limited, Hythe Street, Dartford, Kent DA 1 1BU, Angleterre, et est décrite dans la notice de cette société intitulée "The Hall Screw". Ce type de

réalisation commercialisée possède des obturateurs cou-

lissants associés au rotor principal et mobiles pour ré-

guler le rendement du compresseur, mais le rapport vo-

lumique nominal doit être maintenu à pleine charge, lors-

que le rendement est réduit, pour obtenir le fonction-

nement le plus efficace.

Le brevet US-4 388 040 traite d'un compresseur à rotor double, dans lequel une seule valve coulissante et le dispositif de commande qui lui est associé ont pour effet de contourner l'orifice d'aspiration pour

commander le rendement du compresseur, ladite valve pou-

vant occuper une position extrême correspondant à une

position de charge maximale du compresseur, dans la-

quelle l'orifice de refoulement est légèrement agrandi.

Les brevets US-3 088 658 et 3 088 659 concernent

un compresseur à rotor double muni de deux valves cou-

lissantes ajustables indépendamment, situées sur des côtés opposés des rotors jumelés de façon à réguler soit le rapport de pression nominal, soit le rendement, soit

l'un et l'autre.

Le brevet US-3 869 227, délivré au déposant de la présente demande, traite d'un compresseur à gaz rotatif à vis se composant de deux rotors principaux à gorges hélicoidales mutuellement en prise; d'un seul et unique

obturateur coulissant, associé aux deux rotors princi-

paux et mobile pour ajuster la dimension de l'ouverture de l'orifice de refoulement du gaz sous haute pression, afin de réguler le rendement du compresseur; et de systèmes

d'actionnement pneumatiques du type à pistons et à cylin-

dres, pour régler les positions dudit obturateur coulissant.

La présente invention a pour objet un compresseur à gaz rotatif à vis d'un type perfectionné utilisé dans

un système de réfrigération, ainsi qu'un dispositif per-

fectionné à obturateurs coulissants équipant ledit com-

presseur pour en commander le fonctionnement. En parti-

culier, l'invention concerne dispositif d'obturation cou-

lissant perfectionné, présentant des valves coulissan-

tes jumelées pour réguler à la fois le rendement du com-

presseur et la puissance d'entrée de ce dernier, ainsi

que des moyens de commande perfectionnés pour position-

ner lesdites valves jumelées, indépendamment les unes

des autres.

L'invention se prête particulièrement bien à une

application dans un compresseur du genre précité, com-

prenant un carter ou boLtier percé d'un alésage cylin-

drique; un unique rotor principal à gorges hélicoidales,

entraîné par un moteur et pouvant tourner dans ledit alé-

sage; ainsi que deux rotors périphériques configurés en

étoile, montés rotatifs dans ledit carter et pouvant coo-

pérer avec les gorges du rotor principal pour délimiter

plusieurs chambres de compression, une chambre dans cha-

que gorge. Un orifice d'aspiration admet, dans les cham-

bres de compression, un gaz réfrigérant sous basse pres-

sion non comprimé. Un orifice de refoulement expulse des-

dites chambres de compression un gaz réfrigérant compri-

mé sous haute pression.

Conformément à l'invention, les valves coulissantes jumelées présentent un organe obturateur situé côté

aspiration, qui peut être réglé par coulissement pour mai-

triser l'ampleur de l'ouverture de l'orifice d'aspiration,

remplissant ainsi la fonction d'une dérivation d'aspira-

tion pour commander le rendement du compresseur. Les-

dites valves comportent en outre un organe obturateur si-

tué côté refoulement, qui peut être réglé par coulis-

sement d'une manière indépendante pour commander la posi-

tion dans laquelle l'orifice de refoulement est ouvert, de manière à commander le rapport volumique et, par

conséquent, la puissance d'entrée fournie au compresseur.

Ces deux organes obturateurs coulissent côte à côte dans un évidement pratiqué dans le carter, qui s'étend le long de l'alésage cylindrique avec lequel il communique; et chaque obturateur coulissant possède une face qui est complémentaire de la surface du rotor principal, en regard de laquelle elle coulisse hermétiquement. Des mouvements indépendants les uns des autres peuvent être imprimés à ces obturateurs par des moyens de commande perfectionnés qui englobent des systèmes d'actionnement séparés du

type vérins hydrauliques, auxquels sont affectés des dis-

positifs de détection.

Conformément à l'invention, le dispositif ou système de commande agit en réaction au rendement du compresseur

et au rapport volumique, et commande les systèmes d'action-

nement pour positionner adéquatement les valves à obtura-

teurs coulissants et, par conséquent, pour permettre au compresseur de fonctionner à un rendement prédéterminé et avec un rapport volumique prédéterminé. Le système

de commande comprend un rhéostat ou un transfor-

mateur différentiel variable permettant de détecter la position de l'organe obturateur situé côté aspiration,

des moyens détecteurs similaires étant utilisés pour re-

pérer l'emplacement de l'organe obturateur situé côté re-

foulement. Dans le type de réalisation de l'invention décrit

dans le présent mémoire, deux jeux de valves coulissan-

tes jumelées sont employés avec un seul et unique rotor principal. Ces deux jeux sont installés sur des côtés opposés du rotor et sont espacés mutuellement de 180 ,

chaque dispositif à valves jumelées comprenant un orga-

ne obturateur coulissant situé côté aspiration et un orga-

ne obturateur coulissant situé côté refoulement.

L'invention confère plusieurs avantages par rapport

à l'art antérieur. Par exemple, il est possible d'ajus-

ter sur une seule vis le rapport volumique et, de ce

fait, la puissance d'entrée et le rendement du compres-

seur, en assurant ainsi à ce compresseur des performan-

ces maximales. Les valves coulissantes jumelées sont commodément logées dans un unique évidement ménagé dans le compresseur, ce qui simplifie la conception du carter moyennant des coûts réduits. Le dispositif de commande utilise des moyens perfectionnés pour détecter la position de l'obturateur d'aspiration et, dans l'une des formes

de réalisation, il comporte des moyens détecteurs perfec-

tionnés sensibles à la pression pour régler la position

de l'obturateur de refoulement.

L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatie, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan avec coupe partielle et avec arrachements, montrant un compresseur rotatif à gaz muni d'un seul rotor hélicoïdal, de deux rotors en étoile et de valves coulissantes jumelées (non visibles), conformément à la présente invention; la figure 2 est une coupe à échelle agrandie, selon la ligne 2-2 de la figure 1, illustrant l'un des jeux de valves coulissantes; la figure 3 est une élévation en bout, observée selon

la ligne 3-3 de la figure 1 et représentant des disposi-

tifs de solidarisation mécanique des deux jeux de valves coulissantes; la figure 4 est une coupe à échelle agrandie selon la ligne 4-4 de la figure 1, illustrant l'un des jeux de valves et montrant les tiges à va-et-vient du dispositif de commande qui déplace les valves coulissantes; la figure 5 est une perspective en éclaté, observée depuis l'extrémité refoulement du compresseur, mettant en

évidence l'un des jeux de valves coulissantes et une par-

tie de son dispositif de commande; la figure 6 est une élévation, avec coupe partielle selon la ligne 6-6 de la figure 2, illustrant séparés l'un de l'autre un jeu de valves coulissantes et le rotor hélicoïdal unique, observés par rabat le long de la ligne 6-6 afin de montrer des détails intérieurs; la figure 7 est une vue en plan du compresseur des figures 1 et 2, ainsi qu'une représentation schématique du dispositif de commande qui lui est associé; la figure 8 est un graphique mettant en évidence la

relation entre la consommation de puissance et le rende-

ment d'un compresseur selon l'invention; et

la figure 9 est un graphique représentant un diagram-

me typique pression/volume d'un compresseur du type con-

sidéré dans le présent mémoire.

Sur les figures 1 et 2, la référence numérique 10

désigne un compresseur rotatif à gaz du type à vis, réali-

sé conformément à l'invention et destiné à être utilisé dans un système de réfrigération (non représenté), ou système analogue. Le compresseur 10 comprend globalement

un carter 12; un seul rotor principal 14, pouvant tour-

ner dans ce carter 12 et entraîné au moyen d'un moteur électrique M (figure 7); deux rotors périphériques 16 et 18 en forme d'étoile, montés rotatifs dans le carter 12 et coopérant avec le rotor principal 14; et deux jeux de valves coulissantes jumelées 20 et 22 (figures 3 et 7), logées dans le carter 12 et pouvant coopérer

avec le rotor 14 afin de commander le flux gazeux péné-

trant dans les chambres de compression de ce rotor 14,

et en sortant. La figure 7 représente un système de com-

mande réagissant aux conditions de fonctionnement du compresseur pour manoeuvrer les deux jeux de valves 20

et 22.

Le carter 12 du compresseur possède un alésage cy-

lindrique 24 dans lequel le rotor principal 14 est logé

à rotation. L'alésage 24 est ouvert en 27 à son extrémi-

té aspiration, et il est obturé par une cloison 29 à son

extrémité refoulement. Le rotor principal 14, de confi-

guration générale cylindrique et dans lequel sont ména-

gées plusieurs gorges hélicoidales 25 délimitant des cham-

bres de compression, est doté d'un arbre rotorique 26

supporté avec faculté de rotation, à ses extrémités op-

posées, dans des paliers 28 montés sur le carter 12.

L'espace interne du carter 12 du compresseur com-

porte des compartiments 30 dans lesquels les rotors 16 et 18 en étoile sont montés rotatifs, ces rotors 16 et

18 étant implantés sur des côtés opposés du rotor prin-

cipal 14, avec un espacement mutuel de 180 . Chaque ro-

tor 16 et 18 possède un grand nombre de dents 32, ainsi qu'un arbre rotorique 34 dont les extrémités opposées

sont en appui rotatif sur des paliers 34A et 34B (figu-

re 2) montés sur le carter 12. Chaque rotor 16 et 18 en étoile tourne sur un axe perpendiculaire à (et distant de) l'axe de rotation du rotor principal 14, les dents 32 dudit rotor en étoile franchissant un interstice 36 en

communication avec l'alésage 24. Chaque dent 32 de cha-

cun des rotors 16 et 18 s'engage successivement dans une gorge 25 du rotor principal 14 lorsque ce dernier est entraîné en rotation par le moteur M et, en coopérant avec la paroi de l'alésage 24 et avec sa cloison externe 29,

cette dent délimite une chambre de compression gazeuse.

Les deux jeux de valves coulissantes jumelées 20 et 22 se trouvent sur des côtés opposés du rotor principal 14 selon un espacement de 180 , et ils sont agencés de manière à être situés au-dessus et au-dessous (par rapport

à la figure 2) de leurs rotors associés 16 et 18, respecti-

vement. Du fait que les jeux 20 et 22 sont mutuellement

identiques, mis à part leur emplacement et leur réalisa-

tion spéculaire, seul le jeu 20 est décrit en détail ci-

apres.

Comme le montrent les figures 2, 4, 5 (observée par l'ex-

trémité refoulement du compresseur), 6 et 7, le jeu 20 est disposé dans une cavité 40 ménagée dans une paroi 13 du

carter 12 délimitant l'alésage cylindrique 24. Cette ca-

vité 40 s'étend sur la longueur de l'alésage 24 et est ouverte à ses deux extrémités. Comme l'illustrent les

figures 2 et 5, la cavité 40 présente une section de con-

figuration curviligne et est bordée, le long de l'une de

ses arêtes, par une pièce 44A et formeune surface lisse 44.

Ladite cavité 40 est en outre bordée, intérieurement, par deux régions curvilignes 45 et 49 espacées axialement l'une de l'autre. L'espace compris entre les régions 45 et 49

forme un canal 70 d'admission du gaz. A son extrémité re-

foulement, la cavité 40 est pourvue d'une zone 41 biseautée ou dépouillée (voir les figures 5 et 6) définissant un orifice de gaz, comme exposé ciaprès. Le jeu 20 comprend un corps 42 monté rigidement dans la cavité 40 par trois vis d'assemblage 46 (voir la figure 5), ainsi que de deux organes obturateurs coulissants, c'est-à-dire

un obturateur 47 situé côté aspiration (occupant la posi-

tion haute extrême sur les figures 2, 4, 5 et 6) et un obturateur 48 situé côté refoulement, ces obturateurs

pouvant coulisser sur le corps 42 dans des directions pa-

rallèles à l'axe du rotor principal 14.

Comme le révèle plus particulièrement la figure 5, le corps 42 comprend une plaquette rectangulaire 52

présentant une face antérieure 53 plane et lisse, et per-

cée de quatre orifices 55, 56, 57 et 58. Trois saillies semi-circulaires distantes 60, 61 et 62 partent d'une face postérieure 64 de la plaquette 52 du corps 42. La saillie 60 est complémentaire de la surface courbe 44 et de la région curviligne 45 bordant la cavité 40, et elle est assujettie à ladite région par l'un des boulons 46. La saillie 61 épouse la forme de la surface courbe 44 et de la région curviligne 49 délimitant la cavité 40, région à laquelle elle est fixée par l'une des vis 46. La

Cette complémentarité définit un espace formant un prolon-

gement du canal d'admission 70. La saillie 62 est complé-

mentaire de la surface courbe 44 bordant la cavité 40,

mais cette saillie 62 n'est pas complémentaire de la ré-

gion 49 (bien qu'elle lui soit assujettie par la troisiè-

me vis 46), du fait que la zone biseautée 41 forme un canal 66 de refoulement du gaz (voir la figure 7). Ainsi, les deux orifices 55 et 56 pratiqués dans le corps 42 communiquent directement avec le canal 70 d'admission du gaz. Les deux autres orifices 57 et 58 du corps 42 sont

en communication directe avec le canal de refoulement 66.

Chacun des organes obturateurs coulissants 47 et 48 revêt la forme d'un bloc comprenant une face postérieure

71 plane et lisse, une face antérieure 72 incurvée et lis-

se, une arête interne 74 plane et lisse, une arête ex-

terne 76 bombée et lisse, ainsi que des arêtes extrêmes

78 et 79. Les deux arêtes extrêmes 79 sont verticales.

L'arête extrême 78 de l'obturateur d'aspiration 47 est verticale, celle de l'obturateur de refoulement 48 étant oblique. Comme le montrent les figures 2 et 4, la face postérieure 71 est en regard de la face antérieure 53

de la plaquette 52 du corps 42, sur laquelle elle coulisse.

La face antérieure 72 est en vis-à-vis de la surface cy-

lindrique du rotor principal 14. Les arêtes internes 74 des organes obturateurs 47 et 48 coopèrent mutuellement par coulissement. Les arêtes externes 76 de ces organes butent contre les surfaces bombées 44 adjacentes à la

cavité 40 dans l'alésage 24, sur lesquelles elles coulis-

sent. Les organes obturateurs 47 et 48 sont fixés au corps

42 avec faculté de coulissement, par des pièces de serra-

ge respectives 81 et 82 que des vis 84 solidarisent auxdits organes (voir les figures 2 et 4). Les pièces 81 et 82 présentent des moignons respectifs 85 et 86 qui

franchissent respectivement les orifices 56 et 57 prati-

qués dans le corps 42, et viennent buter contre les faces postérieures 71 des organes respectifs 47 et 48. Les vis 84 sont engagées dans des trous 83 (figure 2) percés dans les pièces de serrage 81 et 82, et sont vissés dans des trous taraudés 87 ménagés à l'arrière des organes obturateurs 47 et 48. Les pièces 81 et 82 comportent des

têtes épaulées 89 venant s'appliquer contre la face posté-

rieure 64 de la plaquette 52 du corps 42.

Comme on le voit sur les figures 3, 5 et 7, des moyens tels qu'un dispositif de solida-risation 120 sont prévus pour relier mutuellement les organes obturateurs 48 situés

côté refoulement dans les deux jeux 20 (à droite des fi-

gures 3 et 7) et 22 (à gauche des figures 3 et 7), de

façon qu'ils se déplacent en synchronisme lorsqu'un coulis-

sement leur est imprimé jusqu'à des positions appropriées, en réaction au mouvement axial (déploiement et rétraction) d'une tige de commande 194 faisant partie du système de commande décrit ci-après. Ainsi, une observation de la figure 5 révèle que l'une des extrémités de la tige de commande 194 est fixée rigidement à un piston 134, son

autre extrémité étant fixée à l'arête extrême 79 de l'or-

gane obturateur 48 situé côté refoulement. Une autre tige 196, possédant une crémaillère 197 longeant l'un de ses côtés, est assujettie par l'une de ses extrémités à l'autre arête extrême oblique 78 dudit obturateur 48. Sur la figure 3, une tige rotative 199 peut-tourner sur une

paire de consoles de support 202, qui sont reliées rigide-

ment à la cloison extrême de support 29 boulonnée au car-

ter 12. Des pignons 206 et 207 sont calés fermement sur les extrémités opposées de cette tige rotative 199. Le pignon 206 engrène dans la crémaillère 209 d'une tige

296 qui est reliée à l'autre obturateur 48 situé côté re-

foulement. Un ressort hélicoidal de torsion 214 est ins-

tallé sur la tige rotative 199 et il a pour fonction de charger les deux obturateurs de refoulement 48 à l'encon-

tre de l'action de la tige de commande 194, afin d'assu-

rer un positionnement correct desdits organes obturateurs 48 lorsque cette tige de commande accomplit ses mouvements de déploiement et de rétraction. L'une des extrémités du ressort 214 est fixée, par exemple en 216, à la console 202 supportant la tige. L'autre extrémité de ce ressort

214 est ancrée à la tige rotative 199, par exemple au mo-

yen d'un collier de serrage 121. Ainsi, lorsque la tige de commande 194 imprime à la tige 199 une rotation dans un sens, le ressort de torsion 214 se bande pour imposer une charge ayant tendance à faire tourner la tige 199

dans le sens opposé.

Comme on le voit par ailleurs, un dispositif de so-

lidarisation, désigné par 90 et similaire au dispositif 120 décrit cidessus, est prévu pour relier mutuellement les organes obturateurs 47 situés côté aspiration dans les deux jeux 20 et 22 de valves coulissantes jumelées,

d'une manière telle que lesdits obturateurs 47 se dépla-

cent en synchronisme lorsqu'ils accusent un coulissement jusqu'à des positions adéquates. Il convient d'observer tout d'abord le côté gauche de la figure 7: le dispositif comprend une tige de commande 94 reliée à un piston 133 et à l'organe obturateur 47 situé côté aspiration dans le jeu 22; une tige 96 à crémaillère, reliée à un obturateur d'aspiration 47 et pourvue d'une denture 97; une tige rotative 99 sur laquelle sont calés des pignons 106 et 107; deux consoles 102 de support de la tige; une tige 112 rattachée à un organe coulissant 47 et munie d'une crémaillère 109; ainsi qu'un ressort de torsion 114, dont les points d'ancrage respectifs sont désignés par 116 et 121, similairement au ressort 214 du dispositif 120. Le pignon 107 est en prise avec la crémaillère 109, sur le côté de la tige coulissante 112 dont l'une des

extrémités est assujettie à l'arête extrême 78 de l'or-

gane obturateur 47 situé côté aspiration dans le jeu 20.

Comme le montrent les figures 5, 6 et 7, le système de commande permettant le mouvement des organes obtura- teurs 47 (aspiration) et 48 (refoulement) comprend deux éléments d'actionnement 125 (aspiration) et 130 (refoulement), grâce auxquels des mouvements peuvent être

imprimés aux deux organes 47 et des mouvements indépen-

dants peuvent être imposés aux deux organes 48, respecti-

* vement. Les éléments d'actionnement 125 et 130 se présen-

tent sous la forme de vérins hydrauliques comprenant des cylindres respectifs 131 et 132, qui sont formes dans le carter 12 du compresseur et dans lesquels les pistons respectifs 133 et 134 peuvent coulisser. Ces pistons 133 et 134 sont reliés d'un côté à des extrémités des tiges

de commande respectives 94 et 194 mentionnées ci-avant.

De l'autre côté, lesdits pistons 133 et 134 sont reliés aux extrémités respectives de tiges de détection 137 et 138,

qui sont respectivement associées à des dispositifs dé-

tecteurs 139 et 140; ces derniers délivrent des signaux

électriques indiquant les positions respectives des orga-

nes obturateurs coulissants 47 et 48, de sorte qu'ils

reflètent ou indiquent certaines conditions du compres-

seur, comme expliqué ci-dessous. Les pistons 133 et 134 se meuvent en réaction à un fluide hydraulique (huile) qui est délivré par des orifices respectifs 144 et 145 à partir d'une source 146 par l'intermédiaire de valves 152 et 153 à solénoïdes, respectivement, ou qui est renvoyé

à ladite source 146 par l'intermédiaire de valves respec-

tives 147 et 148 à solénoides. Les valves 152, 153 et 147, 148 sont commandées par des signaux électriques de sortie appliqués par une unité de commande électronique

, qui reçoit des signaux électriques d'entrée prove-

nant d'un dispositif 156 de commande du moteur M et des

dispositifs détecteurs 139 et 140, comme exposé ci-après.

En service, les deux organes obturateurs coulissants 47 situés côtéaspiration se déplacent en synchronisme, de même que les deux organes obturateurs coulissants 48 situés côté refoulement. Chaque organe 47 peut être réglé par coulissement (entre des positions de charge totale et de charge partielle) par rapport à l'orifice d'aspira- tion 55, de façon à commander l'emplacement auquel du gaz réfrigérant de basse pression non comprimé (provenant du canal d'admission 70) est admis dans les chambres de

compression ou gorges 25 du rotor principal 14, remplis-

sant ainsi la fonction d'une dérivation d'aspiration pour maîtriser le rendement du compresseur. Chaque organe 48 peut être ajusté par coulissement vis-à-vis de l'orifice de refoulement (58), entre des positions correspondant à des rapports volumiques respectivement minimal et réglé, de

manière à commander l'emplacement auquel, le long des cham-

bres de compression ou gorges 25, un gaz réfrigérant comprimé sous haute pression est expulsé desdites chambres vers le canal de refoulement 66 en empruntant ledit

orifice 58, commandant ainsi la puissance d'entrée four-

nie au compresseur. Les organes coulissants 47 et 48 peu-

vent être déplacés indépendamment les uns des autres par les éléments d'actionnement séparés 125 et 130 du type vérins hydrauliques, respectivement. Le dispositif ou système de commande réagit au rendement du compresseur

et à la puissance d'entrée qui sont fonction de l'empla-

cement des organes obturateurs 47 et 48, et ce dispositif commande les éléments d'actionnement de telle sorte que lesdits organes 47 et 48 prennent des positions imposant au compresseur un rendement et une puissance d'entrée

prédéterminés. Les obturateurs 48 peuvent ajuster le ren-

dement entre environ 100 % et environ 10 %. Les obtura-

teurs 48 peuvent régler la condition de refoulement de façon telle que la puissance, requise par le compresseur pour maintenir le rendement souhaité, soit minimale. Le système de commande englobe les dispositifs détecteurs 139 et 140 pour repérer les positions respectives des

obturateurs 47 et 48.

De préférence, comme l'illustre la figure 7, les dispositifs détecteurs 139 et 140 se présentent chacun sous la forme d'un dispositif disponible dans le commerce, par exemple d'un transformateur différentiel à variation - linéaire (TDVL) dans lequel un noyau mobile 142, mû - axialement par sa tige de détection respective 137 ou 138, affecte le signal électrique provenant d'un enroulement inducteur fixe 144' et applique, de la sorte, un signal

électrique à l'unité de commande 155 indiquant les posi-

tions des obturateurs respectifs 47 et 48. Bien qu'un rhéostat (non illustré) puisse être utilisé à la place d'un transformateur différentiel, ce rhéostat est sujet à l'usure et à une défaillance par suite du frottement mutuel

de ses éléments constitutifs, tandis que le transforma-

teur différentiel à variation linéaire accuse une faible usure, et que son fonctionnement repose sur la proximité

et la position des éléments constitutifs 142 et 144'.

Les signaux de sortie sont convertis, par-l'unité 155, en des signaux électriques de commande qui actionnent les valves 153, 152 (et 148, 147) à solénoides, et mesurent

par conséquent le débit du fluide hydraulique pour manoeu-

vrer les éléments d'actionnement respectifs 130 et 125 de façon à amener adéquatement les organes 48 et 47 à des positions souhaitées. Ces positions sont choisies initialement par l'opérateur du compresseur, qui applique manuellement des signaux d'entrée à partir d'une platine de commutation 150. L'unité de commande 155 comporte un

dispositif d'affichage 156' qui indique, par visualisa-

tion, les conditions de fonctionnement respectivement

sélectionnées et effectives.

Si on le souhaite, à la place de détecteurs électri-

ques ou électroniques tels que les dispositifs 139 et , des dispositifs appropriés détecteurs de pression (non représentés) pourraient déterminer les positions des organes obturateurs 47 et 48 en détectant des conditions de pression en des points sélectionnés du compresseur 10; et les signaux délivrés par ces dispositifs pourraient être convertis en des signaux électriques de commande des

éléments d'actionnement 125 et 130.

En variante, les gaz du compresseur proprement dits

en différents points du système pourraient être directe-

ment utilisés pour assurer le positionnement des organes

coulissants 47 et 48, si l'on prévoit des structures appro-

priées (non illustrées).

Comme l'illustre la figure 6, lorsque le compresseur est en condition de rendement maximal (condition chargée),

l'organe obturateur 47 situé côté aspiration occupe vis-

à-vis du rotor principal 14, du carter 12 et des orifices

, 57 la position illustrée en traits pleins.

La figure 6 révèle également que, lorsque le compres-

seur 10 est en. condition de rendement minimal (condition complètement déchargée), l'organe coulissant 47 occupe la

position figurée en traits mixtes par rapport à son homo-

logue, au rotor principal 14, au carter 12 et à l'orifice 55.

Comme on le voit en outre sur la figure 6, les po-

sitions de l'organe obturateur coulissant 48 correspon-

dant à un volume minimal et à un volume maximal sont il-

lustrées, respectivement, en traits pleins et en traits mixtes.

L'on comprendra aisément que la pression gazeuse ré-

gnant dans l'orifice de refoulement d'un compresseur a ten-

dance à varier sensiblement en réaction à des variations intervenant dans les températures ambiantes, par suite de fluctuations de température dues aux saisons ou à l'environnements En se référant au diagramme pression/

volume de la figure 9, si cette variation n'est pas corri-

gée, le gaz peut être soumis à-une-4urcompression dans certains cas, par exemple lorsque l'orifice de refoulement s'ouvre tardivement par rapport à un point optimal d'ouverture X; il en résulte une compression excessive et un travail supplémentaire fourni par le compresseur, ce qui implique un inopportun gaspillage de puissance

électrique d'entrée nécessaire au fonctionnement du com-

presseur, car le gaz est emprisonné dans les gorges roto-

riques pendant un laps de temps plus long et parce que son volume est réduit au fur et à mesure que sa pression

croit, c'est-à-dire que le rapport volumique est augmenté.

A l'inverse, si l'orifice de refoulement s'ouvre prématu- rément par rapport au point optimal X, il se produit également une perte de puissance du fait que le rapport volumique (c'est-à-dire le rapport entre le volume de gaz

admis et le volume de gaz expulsé) est diminué; en d'au-

tres termes, la pression régnant à l'intérieur du cylindre est réduite au point de refoulement, provoquant ainsi une

baisse du rapport volumique du compresseur. Les deux or-

ganes obturateurs 48 situés côté refoulement, conformément à l'invention, peuvent être déplacés à certaines positions de manière à régler l'emplacement auquel les orifices de refoulement 58 s'ouvrent, de préférence, cet emplacement correspond au point X sur la figure 9, auquel la pression gazeuse régnant à l'intérieur des chambres de compression du rotor est égale à la pression de condensation régnant

dans le système de réfrigération dans lequel le compres-

seur est utilisé.

Sur le graphique de la figure 8, la courbe A illustre la relation existant entre le rendement du compresseur

(exprimé en pourcentage) et la puissance du compres-

seur (exprimée en pourcentage), qui est obtenue par les organes obturateurs coulissants 47 et 48 et par les moyens de commande associés conformes à la présente invention, en comparaison avec la courbe B reproduisant une relation

typique rencontrée dans des compresseurs de l'art antérieur.

La courbe C symbolise la relation théorique optimale.

Selon la présente invention, des moyens sont prévus pour déterminer les positions des obturateurs coulissants 47 et 48 susceptibles de fournir le rapport volumique le

plus efficace. Par exemple, ces moyens pourraient se pré-

senter sous la forme d'un circuit microprocesseur (non illustré) intégré dans l'unité de commande et calculant mathématiquement ces positions des obturateurs; ou bien sous la forme de dispositifs détecteurs de pression tels

que ceux décrits dans la forme de réalisation préféren-

tielle. Comme exposé à ce sujet, des moyens sont utilisés pour détecter ces deux conditions de pression (à l'entrée et à la sortie) et pour décaler axialement l'obturateur

coulissant 48 dans la direction appropriée, de la dis-

tance adéquate, jusqu'à ce que la position d'équilibre

(point X sur la figure 9) soit atteinte. La présente in-

vention autorise l'établissement d'un équilibre tant

sous charge partielle qu'à pleine charge, grâce aux obtu-

rateurs coulissants jumelés 47 et 48 mobiles indépendam-

ment. L'on fera également observer que, dans le type de

réalisation préférentiel commenté ici, les deux obtu-

rateurs 47 (sur des côtés opposés du rotor) sont déplacés en synchronisme de la même façon que les deux obturateurs 48 (sur des côtés opposés dudit rotor), afin de provoquer une décharge "symétrique" du compresseur. Cependant, chaque obturateur coulissant d'une paire peut être mû indépendamment de l'autre,de façon à provoquer une décharge "asymétrique" du compresseur, pourvu qu'on prévoie des tringleries appropriées (non représentées), et que le

système de commande soit modifié en conséquence.

Lorsque le compresseur fonctionne à faible rendement,

l'inefficacité s'instaure et les pertes de puissance aug-

mentent notablement. La moitié de cette inefficacité peut être imputée à des pertes se produisant sur l'un des côtés

du rotor. De ce fait, l'avantage d'un tel mouvement indé-

pendant des obturateurs décrit ci-dessus consiste en ce

que, lorsque le compresseur est déchargé par exemple jus-

qu'à un point auquel environ 50 % du rendement total de ce compresseur sont atteints, la possibilité est offerte de "couper" efficacement l'un des côtés du compresseur et

d'éliminer toutes les pertes associées à ce côté "coupé".

Bien qu'il puisse en résulter un certain déséquilibre de charge radiale agissant sur le rotor, cela pourrait être tolérable dans certaines circonstances, ou bien des mesures

pourraient être prises pour contrebalancer ce déséquili-

bre. Il convient en outre de noter que, lorsque l'organe

obturateur 47 situé côté aspiration est déplacé à sa po-

sition complètement dé-chargée (traits mixtes sur la figu-

re 6), aucun gaz n'est piégé dans les chambres de compres-

sion. Dans ces conditions, la position de l'organe 48 associé côté refoulement n'a aucune incidence directe sur l'écoulement du gaz, mais il pourrait être préférable de déplacer ledit organe à la position de rapport volumique minimal théorique, pour favoriser la conception et le

fonctionnement du système de commande.

Il va de soi que de-nombreuses modifications peuvent être apportées au compresseur décrit et représenté, sans

sortir du cadre de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Compresseur rotatif (10) à gaz du type à vis, caractérisé par le fait qu'il comprend, en combinaison,

un carter (12) percé d'un alésage (24); un rotor princi-

pal (14) muni de gorges hélicoidales et pouvant tourner dans ledit alésage (24); d'autres rotors (16, 18), coo-

pérant avec ce rotor principal (14) pour délimiter plu-

sieurs chambres de compression (25) s'étendant le long dudit rotor principal (14); un orifice(70) d'aspiration basse pression et un orifice (58) de refoulement haute pression, pour établir la communication avec lesdites

chambres de compression (25); des moyens d'obturation cou-

lissants (47) situés côté aspiration, pouvant coulisser par rapport audit rotor principal (14) entre des positions

d'ouverture et de fermeture vis-à-vis de l'orifice d'aspi-

ration (70), pour remplir ainsi les fonctions d'une déri-

vation d'aspiration afin de commander le rendement du compresseur (10); des moyens d'obturation coulissants (48)

situés côté refoulement, pouvant coulisser par rapport au-

dit rotor principal (14) entre des positions d'ouverture et de fermeture vis-à-vis de l'orifice de refoulement (58), pour commander ainsi le rapport volumique du compresseur

et, par conséquent, la puissance d'entrée de ce compres-

seur (10); par le fait que chacun desdits moyens d'obtu-

ration (47, 48) comprend au moins un organe obturateur coulissant logé dans un évidement (40) pratiqué dans ledit carter (12) et s'étendant axialement le long dudit alésage (24) avec lequel il communique, chaque organe obturateur coulissant (47, 48) présentant une face complémentaire dudit rotor principal (14) et coulissant hermétiquement par rapport à ce dernier, chaque organe (47) situé côté aspiration comportant une région proche dudit orifice d'aspiration (70) avec lequel elle peut coopérer, tandis que l'organe (48) situé côté refoulement possède une région proche de l'orifice de refoulement (58) avec lequel elle

peut coopérer; par le fait que l'organe (47) côté aspi-

ration et l'organe (48) côté refoulement sont mobiles in-

dépendamment l'un de l'autre; et par le fait qu'un dis-

positif de commande, réagissant au rendement du compres- seur et au rapport volumique, règle les positions desdits

organes obturateurs coulissants (47, 48) pour faire fonc-

tionner ledit compresseur (10) à un rendement prédé-

terminé et avec une puissance d'entrée minimale.

2. Compresseur (10) selon la revendication 1, carac-

térisé par le fait que l'organe obturateur coulissant

(47) situé côté aspiration et l'organe obturateur coulis-

sant (48) situé côté refoulement sont logés dans le même

évidement (40) et peuvent coulisser côte à côte.

3. Compresseur (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif de commande comprend des premier (125) et second (130) éléments d'actionnement déterminant respectivement les positions des organes obturateurs coulissants (47, 48) situés côté aspiration et côté refoulement; et par le fait que ce dispositif de commande comporte par ailleurs un premier dispositif détecteur (139) pour déterminer le rendement du compresseur et commander en conséquence ledit premier

élément d'actionnement (125), ainsi qu'un second disposi-

tif détecteur (140) pour déterminer le rapport volumique

et commander en conséquence ledit second élément d'action-

nement (130).

4. Compresseur (10) selon la revendication 3, carac-

térisé par le fait que les premier (139) et second (140)

dispositifs détecteurs renferment chacun un composant élec-

trique (144'), réagissant à la position d'un organe obtu-

rateur coulissant associé (47, 48) pour délivrer un signal

électrique indiquant cette position.

5. Compresseur (10) selon la revendication 4, carac-

térisé par le fait que chaque composant électrique (144') coopère avec un élément (142) dont la position peut être

ajustée en réaction au positionnement d'un organe obtura-

teur coulissant associé (47, 48), afin de délivrer le

signal électrique.

6. Compresseur (10) selon la revendication 4, carac-

térisé par le fait que chacun des éléments d'actionnement (125, 130) comprend un vérin hydraulique, les disposi-

tifs détecteurs (139, 140) activant des valves à solénoi-

des (147, 148, 152, 153) afin de commander la circulation

du fluide en direction et en provenance dudit vérin hy-

draulique.

7. Compresseur rotatif (10) à gaz du type à vis,uti-

lisé dans un système de réfrigération et caractérisé par le fait qu'il comprend un carter (12); un rotor principal

(14) entraîné par un moteur, présentant des gorges héli-

coidales (25) et pouvant tourner dans un alésage (24) à l'intérieur dudit carter (12); deux rotors périphériques

(16, 18) configurés en étoile, montés rotatifs dans le-

dit carter (12) et pouvant coopérer avec lesdites gorges hélicoïdales (25) pour délimiter plusieurs chambres de compression (25); un orifice d'aspiration (70) et un orifice de refoulement (58) ménagés dans ledit carter (12);

un organe obturateur coulissant (47) situé côté aspira-

tion et un organe obturateur coulissant (48) situé côté refoulement, ces deux organes obturateurs (47, 48), logés dans un évidement (40) pratiqué dans ledit carter (12), pouvant coulisser côte à côte dans cet évidement (40) qui s'étend le long dudit alésage (24) avec lequel il communique, chaque organe obturateur (47, 48) présentant

une face complémentaire de la surface dudit rotor princi-

pal (14) en regard de laquelle elle coulisse hermétique-

ment; par le fait que ledit organe (47) situé côté aspi-

ration peut être réglé par coulissement entre des positions respectives de pleine charge et d'absence de charge, afin de commander l'emplacement auquel un gaz réfrigérant de

basse pression non comprimé provenant dudit orifice d'aspi-

ration (70) est admis dans lesdites chambres de compres-

sion (25), fonctionnant ainsi en tant que dérivation d'aspi-

ration pour commander le rendement du compresseur; par le fait que ledit organe (48) situé côté refoulement peut

être réglé par coulissement entre des positions corres-

pondant à des rapports volumiques respectivement minimal et réglé, afin de commander l'emplacement auquel un gaz réfrigérant comprimé sous haute pression est évacué des- dites chambres de compression (25) vers ledit orifice de refoulement (58), commandant ainsi la puissance d'entrée

délivrée au compresseur (10); et par le fait qu'un dispo-

sitif de commande, réagissant au rendement du compresseur (10) et au rapport volumique, règle les positions desdits organes obturateurs (47, 48) de telle sorte que ledit compresseur (10) fonctionne à un rendement prédéterminé

et avec une puissance d'entrée minimale.

8. Compresseur (10) selon la revendication 7, carac-

térisé par le fait que des mouvements indépendants peuvent être imprimés aux organes obturateurs coulissants (47,

48) par des éléments d'actionnement séparés (125, 130).

9. Compresseur (10) selon la revendication 8, carac-

térisé par le fait que le dispositif de commande englobe des dispositifs détecteurs (139, 140) pour repérer les -positions des organes obturateurs coulissants (47, 48) et pour provoquer la commande des éléments d'actionnement

(125, 130).

10. Compresseur (10) selon la revendication 7, 8 ou

9, caractérisé par le fait que ce compresseur (10) com-

prend une paire d'organes obturateurs coulissants (47) situés côté aspiration et une paire d'organes obturateurs coulissants (48) situés côté refoulement, l'un desdits obturateurs d'aspiration (47) et l'un desdits obturateurs de refoulement (48) étant logés dans un évidement commun

(40) sur l'un des côtés du rotor principal (14), les au-

tres obturateurs d'aspiration (47) et de refoulement (48) se trouvant dans un autre évidement commun (40) ménagé

d'un autre côté dudit rotor principal (14).

11. Compresseur (10) selon la revendication 10, carac-

térisé par le fait que le dispositif de commande réagit au rendement de ce compresseur (10) pour déplacer l'organe obturateur coulissant (47) situé côté aspiration, dans

l'une des paires d'organes précitées, à sa position cor-

respondant à une absence de charge lorsque le rendement

dudit compresseur chute en deçà d'une valeur prédéterminée.