FR2604755A1 - Compresseur a vis reglable - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN COMPRESSEUR A VIS REGLABLE, COMPORTANT DEUX ROTORS A VIS ENGRENANT L'UN AVEC L'AUTRE, MONTES DANS UN CARTER, DEUX ALESAGES CYLINDRIQUES PARALLELES A L'AXE SECANTS POUR FORMER UN ESPACE DE TRAVAIL RECEVANT LES ROTORS, DES ORIFICES D'ASPIRATION ET DE REFOULEMENT, AINSI QU'UN DISPOSITIF DE COMMANDE POUR MODIFIER LE DEBIT, DES RAMPES DU COTE D'ASPIRATION ET DU COTE DE REFOULEMENT, AXIALEMENT MOBILES ETANT DISPOSEES DANS LA PAROI DE L'ESPACE DE TRAVAIL. SELON L'INVENTION, UN CARTER DE TRAVAIL 3 ET UN CARTER EXTERNE FIXE 6 QUI ENTOURE CELUI-CI FORMENT UN CARTER DOUBLE ET LE CARTER DE TRAVAIL 3 EST DISPOSE A L'INTERIEUR DU CARTER 6 DE FACON AXIALEMENT MOBILE, MAIS FIXE EN ROTATION, DES EVIDEMENTS DANS LE CARTER DE TRAVAIL 3 FORMANT LES RAMPES D'ASPIRATION 14 ET DE REFOULEMENT 15. L'INVENTION S'APPLIQUE A DES COMPRESSEURS A VIS.
Description
L'invention concerne un compresseur à vis réglable, comportant deux rotors à vis engrenant l'un avec l'autre, dont l'un constitue un rotor à nervures (rotor principal) et l'autre un rotor à gorges (rotor auxiliaire), qui sont montés dans un carter, deux alésages cylindriques parallèles à l'axe sécants pour former un espace de travail recevant les rotors, lequel est fermé, frontalement, par les parois frontales adhérant aux rotors, des orifices d'aspiration et de refoulement, qui débouchent dans l'espace de travail de part et d'autre d'un plan contenant les axes de rotor, ainsi qu'un dispositif de commande pour modifier le débit, des rampes, du côté d'aspiration et du côté de refoulement, axialement mobiles étant disposées dans la paroi de l'espace de travail.
Dans des compresseurs, une modification du débit est presque toujours nécessaire, parce que le débit créé ne correspond que rarement à la consommation, et qu'on ne veut pas consommer le gaz comprimé en excès en le laissant s'échapper. Dans le cas d'une suralimentation mécanique de moteurs à combustion interne, en particulier des moteurs diesel et des moteurs à carburateur, dans lesquels le compresseur est relié au moteur à combustion interne par une liaison mécanique ou de force, on utilise, selon la technique habituelle, des compresseurs non réglés, dont le débit dépend, de façon à peu près linéaire, Ou nombre de tours d'entraînement. Cependant, pour la zone de charge partielle, un débit qui s'en écarte est nécessaire, ce qui, dans un compresseur non réglé, est en général réalisé par étranglement dans l'alimentation ou par échappement en aval du côté de refoulement.Ces deux mesures diminuent le rendement global de l'unité moteur-compresseur. Du fait de l'utilisation d'une transmission à réglage continu, un rapport variable des vitesses de rotation du compresseur et du moteur pour adapter le débit dans la zone de charge partielle est très coûteux.
Des dispositifs de commande pour modifier de façon continue le débit de compresseurs à vis sont connus (documents DT-B-1 628 382, DT-B 1 628 385, DE-A-3 414 064,
DE-A-3 516 636, et DE-C-2 526 175). Dans toutes ces solutions proposées, on utilise une distribution par tiroir. Ce dispositif est constitué, d'une manière générale, d'un ou de deux tiroirs de distribution, qui sont disposés, périphériquement, sur les rotors à vis travaillant en engrènement près de l'espace de travail. Par réglage du ou des tiroirs, on libère un espace, par lequel le gaz déjà aspiré peut refluer vers le côté d'aspiration via des évidements, des alésages ou des canaux de débordement. Plus le tiroir est ouvert, plus faible est la quantité de gaz effectivement alimentée.Le processus de refluement est, cependant,, générateur de pertes et, ainsi, doit être considéré comme désavantageux en ce qui concerne le rendement. De plus, il est connu de modifier le débit par l'intermédiaire de la partie à vis d'un rotor à gorges axialement mobile, à la place d'un tiroir réglable (document DE-2 553 222). Mais, cette solution repose également sur le principe du retour d'une partie du gaz déjà aspiré, avec l'inconvénient des pertes de refluement.
DE-A-3 516 636, et DE-C-2 526 175). Dans toutes ces solutions proposées, on utilise une distribution par tiroir. Ce dispositif est constitué, d'une manière générale, d'un ou de deux tiroirs de distribution, qui sont disposés, périphériquement, sur les rotors à vis travaillant en engrènement près de l'espace de travail. Par réglage du ou des tiroirs, on libère un espace, par lequel le gaz déjà aspiré peut refluer vers le côté d'aspiration via des évidements, des alésages ou des canaux de débordement. Plus le tiroir est ouvert, plus faible est la quantité de gaz effectivement alimentée.Le processus de refluement est, cependant,, générateur de pertes et, ainsi, doit être considéré comme désavantageux en ce qui concerne le rendement. De plus, il est connu de modifier le débit par l'intermédiaire de la partie à vis d'un rotor à gorges axialement mobile, à la place d'un tiroir réglable (document DE-2 553 222). Mais, cette solution repose également sur le principe du retour d'une partie du gaz déjà aspiré, avec l'inconvénient des pertes de refluement.
L'invention a pour objet de fournir un compresseur à vis réglable du type indiqué, qui peut etre utilisé pour la suralimentation mécanique de moteurs à combustion interne, en particulier des moteurs diesel ou des moteurs à carburateur, dont le débit peut être réglé selon la charge avec des pertes négligeables dans la zone de charge partielle.
A cet effet, le compresseur à vis du type indiqué précédemment est remarquable, selon l'invention, en ce qu'un carter de travail et un carter externe fixe qui entoure celui-ci forment un carter double et en ce que le carter de travail est disposé à l'intérieur dudit carter externe de façon axialement mobile, mais fixe en rotation, des évidements dans le carter de travail formant les rampes d'aspiration et de refoulement.
Grace à cet agencement selon l'invention, les chambres de compresseur ne se remplissent que partiellement lors du déplacement du carter de travail vers le côté d'aspiration, grâce à quoi on peut obtenir une diminution de débit pratiquement sans perte jusqu'à l'alimentation nulle. Si le carter de travail est en revanche déplacé en direction du côté de refoulement jusqu'à la butée d'extrémité, on est alors dans l'état de fonctionnement (alimentation maximale). Un avantage particulier du dispositif de commande de l'invention consiste en ce qu'il existe une relation linéaire entre la course de réglage du carter de travail et la variation du débit.
Dans les états de fonctionnement entre l'alimentation nuile et l'alimentation maximale, c'est-a-cire dans la zone de charge partielle, après le balayage de la rampe du côté d'aspiration par les dents des rotors à gorges et nervures, le gaz dans la chambre fermée se détend jusqu'au volume de chambre maximal, pour être alors comprimé lorsque les rotors continuent de tourner. La compression du gaz que l'on peut atteindre dans l'état de fonctionnement à charge partielle est, du fait du déplacement simultané de la rampe du côté de refoulement avec la rampe du côté d'aspiration, plus faible que dans l'état de fonctionnement à alimentation maximale.De plus, les rampes du carter de travail forment, avec les parois frontales de l'espace de travail, une fenêtre d'admission du côté d'aspiration, respectivement une fenêtre d'échappement du côté de refoulement, la taille de ces fenêtres augmentant ou diminuant selon la position du carter de travail. La pression de chambre dans la zone de charge partielle peut être, avant le balayage de la rampe du côté de refoulement, supérieure ou inférieure à la pression d'entrée. Dans le cas de la suralimentation mécanique de moteurs à combustion interne, selon la position du carter de travail, la pression intermédiaire entre le compresseur et le moteur à combustion interne peut tomber au-dessous de la pression d'aspiration. Dans ce cas, le compresseur, qui joue alors le rôle de moteur, délivre de la puissance au moteur à combustion interne via l'entraînement.Le rendement de puissance est optimisé grâce à cela, du fait que le taux de compression interne est adapté de façon approximative au taux de compression externe.
Dans les solutions proposées à distribution par tiroir, en plus des pertes de refluement, il se produit également selon la structure du dispositif des fuites indésirables dans la zone du tiroir. Ces fuites possibles sont évitées dans l'invention en ce qu'un élément d'étanchéité est disposé à la surface de contact entre le carter de travail et le carter externe, sans augmenter de façon mesurable la résistance de frottement au déplacement du carter de travail.
L'élément d'actionnement fixé dans la paroi du carter de travail pour déplacer le carter de travail est disposé parallèlement à la direction de déplacement et guidé de façon étanche vers l'extérieur à travers un corps de support. Cet élément d'actionnement peut être déplacé, selon le cas d'utilisation, mécaniquement, électriquement, pneumatiquement ou hydraul iquement.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le carter double peut présenter une section transversale circulaire, ou une section transversale non circulaire comportant deux méplats en regard. Ce dernier cas est avantageux en ce que, d'une part, la sécurité de torsion du carter de travail est supprimée et, d'autre part, le poids total est diminué.
Cependant, le coût technique plus élevé pour réaliser ce carter double par rapport à la section transversale circulaire simple est désavantageux.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 est une coupe verticale d'un compresseur à vis réglable selon la ligne C-C de la figure 2.
La figure 2 est une coupe d'un compresseur à vis réglable selon la ligne A-E de la figure 1.
La figure 3 est une coupe longitudinale horizontale d'un compresseur à vis réglable selon la ligne B-B de la figure 2 (position de fonctionnement pour une alimentation maximale).
La figure 4 est une coupe verticale similaire à la figure d'un compresseur à vis réglable, présentant cependant une autre forme de réalisation du carter double.
Sur la figure 1, deux rotors à vis 1,2 s'engrènent l'un avec l'autre, dont l'un constitue un rotor à nervures (rotor principal) 1 et l'autre un rotor à gorges (rotor auxiliaire) 2. Les deux rotors 1,2 sont entourés par un carter de travail 3 présentant deux alésages cylindriques parallèles à l'axe sécants 4,5 qui forment l'espace de travail. Le carter de travail axialement mobile 3 est disposé à l'intérieur du carter externe fixe 6 et forme avec celui-ci un carter double, une partie de la rampe du côté de refoulement 15 étant visible. Dans cet exemple de réalisation de la figure 1, le carter de travail 3 et le carter externe 6 présentent une section transversale circulaire. Pour mieux évacuer la chaleur créée, le carter externe fixe 6 présente à sa surface externe des nervures 8.Pour éviter la rotation du carter de travail 3 en direction périphérique, ce qui aurait pour conséquence une mise en marche des dents de rotors, on prévoit une sécurité de torsion sous forme d'un élément de guidage 9.
La figure 2 montre le compresseur à vis réglable en vue latérale selon la coupe A-A de la figure 1. L'admission et l'évacuation de l'air ont lieu, de facon connue, par l'intermédiaire d'un orifice d'aspiration 10 et d'un orifice de refoulement 11, respectivement, lesquels débouchent dans l'espace de travail de part et d'autre d'un plan contenant les axes 12,13 des rotors. Le carter de travail 3 selon l'invention est muni d'évidements, qui forment la rampe 14 du côté d'aspiration et la rampe 15 du côté de refoulement. L'espace de travail est frontalement fermé par les parois frontales 17,18, qui forment partie des corps de support 19,20. Ces corps de support 19,20 sont fixés au carter externe à l'aide de vis 21,22 qui ne sont pas ici représentées plus en détail.
La course de réglage maximale possible du carter de travail 3 est représentée par la flèche 16. Le positionnement axial du carter de travail 3 est obtenu grâce à un élément d'actionnement 23, celui-ci pouvant être déplacé, par exemple, mécaniquement, électriquement, pneumatiquement ou hydrauliquement. L'étanchéité entre le carter de travail 3 axialement mobile et le carter externe fixe 6 pour éviter des refluements indésirables, est obtenue grâce à un élément d'étanchéité 24 disposé à la surface de contact.
Sur la figure 3, est représentée la fenêtre d'échappement du côté de refoulement 25, laquelle est formée par la paroi frontale 17 du corps de support 19, ainsi que par la rampe du côté de refoulement 15 du carter de travail 3. Les deux rotors à vis 1,2 sont reliés l'un à l'autre, de façon connue, par un engrenage de couplage 26,27. Pour l'étanchéification frontale du compresseur à vis réglable, sont prévus des couvercles 28,29,30, qui sont fixés aux corps de support 19,20 par des vis 31,32. Pour positionner les corps de support 19,20 par rapport au carter externe 6, on insère des broches 33,34 dans les alésages 35,36 traversant les corps de support 19,20 et le carter externe fixe 6.
La figure 4 montre la même coupe transversale d'un compresseur à vis réglable que la figure 1, dans lequel, cependant, le carter double présente une section transversale non circulaire comportant deux méplats en regard 37,38. Dans ce cas, on nta plus besoin de sécurité de torsion 9 et le poids total est diminué.
Claims (6)
1 - Compresseur à vis réglable, comportant deux rotors à vis engrenant l'un avec l'autre, dont l'un constitue un rotor à nervures (rotor principal) et l'autre un rotor à gorges (rotor auxiliaire), qui sont montés dans un carter, deux alésages cylindriques parallèles à l'axe sécants pour former un espace de travail recevant les rotors, lequel est fermé, frontalement, par les parois frontales adhérant aux rotors, des orifices d'aspiration et de refoulement, qui débouchent dans l'espace de travail de part et d'autre d'un plan contenant les axes de rotor, ainsi qu'un dispositif de commande pour modifier le débit, des rampes du côté d'aspiration et du côté de refoulement axialement mobiles étant disposées dans la paroi de l'espace de travail, caractérisé en ce qu'un carter de travail (3) et un carter externe fixe (6) qui entoure celui-ci forment un carter double et en ce que le carter de travail (3) est disposé à l'intérieur du carter (6) de façon axialement mobile, mais fixe en rotation, des évidements dans le carter de travail (3) formant les rampes d'aspiration (14) et de refoulement (15).
2 - Compresseur à vis réglable selon la revendication i, caractérisé en ce que les rampes (14,15) du carter de travail (3) forment, avec les parois frontales (17,18) de l'espace de travail, une fenêtre d'admission du côté d'aspiration, respectivement une fenêtre d'échappement du côté de refoulement (25).
3 - Compresseur à vis réglable selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour éviter des refluements, est disposé un élément d'étanchéité (24) à la surface de contact entre le carter de travail (3) et le carter externe (6).
4 - Compresseur à vis réglable selon la revendication 1, caractérisé en ce que, sur une paroi frontale du carter de travail (3), est disposé un élément d'actionnement (23) guidé à travers le corps de support (20).
5 - Compresseur à vis réglable selon la revendication i, caractérisé en ce que le carter double présente une section transversale circulaire.
6 - Compresseur à vis réglable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter double présente une section transversale non circulaire comportant deux méplats en regard (37,38).
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