FR2809141A1 - Compresseur a volutes - Google Patents
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- F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
- F04C18/023—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where both members are moving
- F04C18/0238—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where both members are moving with symmetrical double wraps
Abstract
L'invention concerne un compresseur à volutes.Le compresseur à volutes comprend des volutes fixes (1, 21) et des volutes mobiles (2, 22) disposées par paires, la volute fixe (1, 21) de chaque paire comportant une plaque d'extrémité (1a, 21a) pourvue d'un corps de volute (1b, 21b) formé sur une face de la plaque d'extrémité (1a, 21a) et la volute mobile (2, 22) de chaque paire comportant une plaque d'extrémité (2a, 22a) pourvue d'un corps de volute (2b, 22b) formé sur la plaque d'extrémité (2a, 22a), la volute mobile (2, 22) s'emboîtant dans la volute fixe (1, 21) et formant avec elle une pluralité de chambres de fonctionnement (3) et tournant par rapport à la volute fixe (1, 21) afin de comprimer le gaz dans les chambres de fonctionnement. Les deux paires de volutes fixes et mobiles sont disposées de manière que les faces arrière des plaques d'extrémité (1a, 21a) des volutes fixes (1, 21) soient tournées l'une vers l'autre. Les volutes mobiles (2, 22) sont intégralement reliées l'une à l'autre.
Description
COMPRESSEUR A VOLUTES
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un compresseur à volutes.
CONTEXTE DE L'INVENTION
Les compresseurs à volutes sont connus dans l'art. Par exemple, la publication de brevet japonais mise à l'inspection publique n 59-65586 décrit un compresseur à volutes comprenant des volutes fixes et mobiles par paires, la volute fixe de chaque paire comportant une plaque d'extrémité pourvue d'un corps de volute formé sur une face de la plaque d'extrémité et la volute mobile de chaque paire comportant une plaque d'extrémité pourvue d'un corps de volute formé sur une face de la plaque d'extrémité. La volute mobile s'emboîte dans la volute fixe afin de former une pluralité de chambres de fonctionnement entre elles et tourne par rapport à la volute fixe afin de comprimer le gaz dans la chambre de fonctionnement. Les deux paires de volutes fixes et mobiles sont disposées de manière que les faces arrière des plaques d'extrémité des volutes fixes soient tournées l'une vers l'autre, un arbre principal destiné à faire tourner les volutes mobiles passant à travers les deux paires de volutes fixes et mobiles afin d'être en prise de manière fonctionnelle avec les volutes mobiles, et une chambre de sortie étant disposée entre les
plaques d'extrémité des volutes fixes.
Dans ce compresseur à volutes connu, l'arbre principal est supporté aux extrémités opposées par un logement recevant les deux paires de volutes mobiles et fixes. Dans le compresseur à volutes classique ordinaire comprenant une paire de volutes fixe et mobile et un arbre principal en prise de manière fonctionnelle avec la volute mobile à sa première extrémité, l'arbre principal est supporté à son autre extrémité par un logement recevant la volute fixe, la volute mobile et l'arbre principal. Par conséquent, le compresseur à volutes selon la publication susmentionnée présente des avantages par rapport au compresseur à volutes classique ordinaire, notamment le fait que la nutation de l'arbre principal est limitée et que la vibration et le bruit dus
à cette nutation de l'arbre principal sont restreints.
Cependant, le compresseur à volutes selon ladite publication
présente les inconvénients suivants.
1. Les deux volutes mobiles sont indépendantes l'une de l'autre.
Par conséquent, les mécanismes anti-rotation disposés entre les plaques d'extrémité des volutes mobiles et le logement recevant les volutes sont exposés à une charge de poussée due à la compression du gaz dans les chambres de compression, ce qui provoque leur usure et raccourcit la durée de vie du compresseur. Il est difficile de réduire la taille du compresseur parce qu'il est difficile de réduire la taille des mécanismes
anti-rotation exposés à la charge de poussée.
2. Du fait que les deux volutes mobiles sont indépendantes l'une de l'autre, le réglage de l'espace axial entre la volute fixe et la volute mobile de l'une des deux paires de volutes fixes et mobiles doit être effectué de manière indépendante du réglage de l'espace axial entre les volutes fixe et
mobile de l'autre des deux paires de volutes fixes et mobiles.
3. L'arbre principal est en prise fonctionnelle avec les volutes mobiles au niveau des parties centrales des corps des volutes. Par conséquent, la chaleur générée par les paliers disposés au niveau des points de mise en prise fonctionnelle est difficilement dispersée. Les paliers sont donc susceptibles de chauffer et la durée de vie des paliers
est susceptible d'être raccourcie.
4. Aucune séparation n'est prévue entre les paliers aux extrémités opposées de l'arbre principal et les chambres d'entrée. De plus, aucune séparation n'est prévue entre les paliers aux points de mise en prise fonctionnelle et les chambres d'entrée. Le gaz introduit dans les chambres d'entrée est donc contaminé par l'huile de lubrification dans
les paliers et le gaz déchargé est contaminé par l'huile de lubrification.
Par conséquent, le compresseur à volutes ne convient pas pour la
compression de gaz propre.
5. Egalement parce qu'aucune séparation n'est prévue entre les paliers aux extrémités opposées de l'arbre principal et les chambres d'entrée et parce qu'aucune séparation n'est prévue entre les paliers aux points de mise en prise fonctionnelle et les chambres d'entrée, le gaz chauffé par les paliers chauds et dont le volume spécifique est augmenté est introduit dans les chambres de fonctionnement. En conséquence, le
débit du gaz déchargé du compresseur à volutes est réellement faible.
6. Les paliers aux extrémités opposées de l'arbre principal et les paliers aux points de mise en prise fonctionnelle sont disposés dans des espaces sensiblement fermés. De ce fait, la chaleur générée par les paliers est difficile à disperser, les paliers sont susceptibles de chauffer et
la durée de vie des paliers est susceptible d'être raccourcie.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet de surmonter les problèmes ci-
dessus en proposant un compresseur à volutes du type comprenant des volutes fixes et mobiles par paires, la volute fixe de chaque paire comportant une plaque d'extrémité pourvue d'un corps de volute formé sur une face de la plaque d'extrémité et la volute mobile de chaque paire comportant une plaque d'extrémité pourvue d'un corps de volute formé sur une face de la plaque d'extrémité, la volute mobile s'emboîtant dans la volute fixe afin de former une pluralité de chambres de fonctionnement entre elles et tournant par rapport à la volute fixe afin de comprimer le gaz dans les chambres de fonctionnement, les deux paires de volutes fixes et mobiles étant disposées de manière que les faces arrière des plaques d'extrémité des volutes soient tournées l'une vers l'autre, caractérisé en ce que les volutes mobiles sont reliées intégralement l'une à l'autre, un arbre principal destiné à faire tourner les volutes mobiles passe à travers les deux paires de volutes fixes et mobiles afin d'être en prise de manière fonctionnelle avec les volutes mobiles, et une chambre
de sortie est disposée entre les plaques d'extrémité des volutes fixes.
Dans le compresseur à volutes selon l'invention, les deux volutes mobiles reliées intégralement l'une à l'autre supportent la charge de poussée accompagnant la compression du gaz dans les chambres de fonctionnement. Par conséquent, les mécanismes anti-rotation disposés entre les plaques d'extrémité des volutes mobiles et un logement recevant
les volutes et l'arbre principal ne supportent pas la charge de poussée.
L'usure des mécanismes anti-rotation est donc minimisée et la durée de
vie du compresseur est augmentée. Du fait que les mécaniques anti-
rotation ne supportent pas la charge de poussée, leur dimension peut
être réduite. De même, la dimension du compresseur peut être réduite.
Etant donné que les deux volutes mobiles sont reliées intégralement l'une à l'autre, les espaces axiaux entre les volutes fixes et les volutes mobiles des deux paires de volutes fixes et mobiles peuvent
être ajustés en une seule opération.
Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'arbre principal est en prise de manière fonctionnelle avec les volutes mobiles au niveau des faces arrière des plaques d'extrémité des volutes mobiles. Il en résulte que les points de mise en prise fonctionnelle sont
proches du logement recevant les deux paires de volutes fixes et mobiles.
Par conséquent, la chaleur générée par les paliers aux points de mise en
prise fonctionnelle peut se disperser à l'extérieur du compresseur.
L'échauffement des paliers aux points de mise en prise fonctionnelle est donc supprimé et la réduction de la durée de vie des paliers est minimisée. Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, les volutes mobiles sont en butée contre un logement recevant les deux paires de volutes fixes et mobiles par l'intermédiaire d'éléments d'étanchéité au niveau de parties périphériques des faces arrière des
plaques d'extrémité.
Les mécanismes anti-rotation et les paliers de l'arbre principal sont disposés entre les faces arrière des plaques d'extrémité des volutes mobiles et les parties d'un logement opposées aux faces arrière des plaques d'extrémité. Lorsque les volutes mobiles sont en butée contre les parties du logement par l'intermédiaire d'éléments d'étanchéité au niveau de parties périphériques des faces arrière des plaques d'extrémité, des séparations sont formées entre les trajets d'entrée du compresseur, formés sur le côté des corps de volute des volutes mobiles et des mécanismes anti-rotation, les paliers de l'arbre principal et les paliers aux points de mise en prise fonctionnelle. Par conséquent, la poudre des produits d'abrasion des mécanismes anti-rotation et des paliers, ainsi que la graisse, etc. ne peuvent pas pénétrer dans les chambres de fonctionnement et le gaz déchargé du compresseur est exempt de contamination par ladite poudre et ladite graisse. Le compresseur à volutes selon la présente invention peut donc être utilisé pour la
compression de gaz propre.
Du fait que des séparations sont formées entre les trajets d'entrée du compresseur, formés sur le côté des corps de volute des volutes mobiles et des mécanismes anti-rotation, les paliers de l'arbre principal et les paliers aux points de mise en prise fonctionnelle, le gaz chauffé par les mécanismes anti-rotation et les paliers dont le volume spécifique a augmenté ne peut pas pénétrer dans les chambres de fonctionnement. Il en résulte que le débit du gaz déchargé du compresseur ne peut pas
diminuer de manière sensible.
Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, une différence des angles de phase de 180 degrés existe entre
les corps de volute des volutes fixes.
Dans ce cas, une différence des angles de phase de 180 degrés est générée entre les pulsations des gaz déchargés par les deux paires de volutes fixes et mobiles. Les pulsations des gaz déchargés s'annulent donc mutuellement et la génération de bruit due à la pulsation du gaz déchargé est évitée. De plus, une différence des angles de phase de 180 degrés est également générée entre les pulsations des gaz d'admission dans les deux paires de volutes fixes et mobiles. Les pulsations des gaz d'admission s'annulent donc mutuellement et la génération de bruit due
à la pulsation du gaz d'admission est évitée.
Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, la relation ro > r > ro - 0,3 mm existe entre le rayon de
révolution r des volutes mobiles déterminé par les mécanismes anti-
rotation et le rayon de révolution ro des volutes mobiles déterminé par les corps de volute des volutes fixes et les corps de volute des volutes mobiles. Du fait que ro > r, des interférences entre les corps de volute des volutes fixes et les corps de volute des volutes mobiles sont évitées et la génération de poudre des produits d'abrasion due à ces interférences est évitée. Du fait que r > ro - 0,3mm, une diminution du rendement de
compression est évitée.
Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, le logement est pourvu d'orifices de ventilation opposés aux faces arrière des plaques d'extrémité des volutes mobiles. Il en résulte que les espaces formés entre les faces arrière des plaques d'extrémité des volutes mobiles et le logement communiquent avec l'atmosphère par l'intermédiaire desdits orifices de ventilation et que la chaleur générée par les mécanismes anti-rotation, les paliers, etc. disposés dans les espaces se disperse dans l'atmosphère par l'intermédiaire des orifices de ventilation. Par conséquent, une diminution du rendement de compression due à la déformation thermique des volutes mobiles est
évitée et le raccourcissement de la durée de vie des mécanismes anti-
rotation, des paliers, etc. du fait d'une perte de graisse, d'une
déformation thermique, etc. est également évité.
Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, les plaques d'extrémité des volutes mobiles sont pourvues d'ailettes de refroidissement au niveau de leurs faces arrière, ce qui améliore l'efficacité de refroidissement des volutes mobiles, des
mécanismes anti-rotation et des paliers.
Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, l'arbre principal est pourvu de poids d'équilibrage et de ventilateurs axiaux reliés aux poids d'équilibrage au niveau de ses parties s'étendant entre les faces arrière des plaques d'extrémité des volutes mobiles et les parties du logement opposées aux faces arrière des plaques
d'extrémité.
Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, l'arbre principal est pourvu de poids d'équilibrage et de ventilateurs centrifuges reliés aux poids d'équilibrage au niveau de ses parties s'étendant entre les faces arrière des plaques d'extrémité des 2 0 volutes mobiles et les parties du logement opposées aux faces arrière des plaques d'extrémité, ce qui améliore également l'efficacité de refroidissement des volutes mobiles, des mécanismes anti-rotation et des paliers. Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, les ventilateurs centrifuges sont pourvus de déflecteurs destinés à diriger l'air déchargé parallèlement à l'arbre principal. Ainsi, la débit d'air qui heurte les plaques d'extrémité des volutes mobiles augmente et de ce fait l'efficacité de refroidissement des volutes mobiles
est améliorée.
Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, une chambre de refroidissement communiquant avec l'espace se trouvant à l'extérieur du logement est disposée entre les plaques
d'extrémité des volutes fixes.
Les plaques d'extrémité des volutes fixes sont refroidies par la circulation d'air induite dans la chambre de refroidissement. En conséquence, la déformation thermique des volutes fixes est limitée et la diminution du rendement de compression due à cette déformation
thermique des volutes fixes est supprimée.
Selon un autre mode de réalisation préféré de la présente invention, les plaques d'extrémité des volutes fixes et des volutes mobiles sont des disques dont les parties périphériques sont partiellement
découpées en forme d'arc.
Les plaques d'extrémité des volutes fixes et des volutes mobiles sont habituellement des disques. Les parties des disques radialement à l'extérieur des corps de volute n'ont aucune fonction. La découpe partielle des parties sans fonction des disques permet de réduire la taille du compresseur. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente
invention deviendront évidents à partir de la description détaillée d'un
mode de réalisation préféré lorsqu'elle est lue conjointement avec les
dessins joints.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention peut être plus facilement comprise avec référence aux dessins joints, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe latérale d'un compresseur à volutes selon un mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 2 est une vue en perspective d'une moitié du compresseur à volutes; la figure 3 est une vue en perspective de l'autre moitié du
compresseur à volutes de la figure 1.
DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION
PREFERE.
Un compresseur à volutes selon un mode de réalisation préféré de
la présente invention va être décrit avec référence aux figures 1 à 3.
Le compresseur à volutes selon le présent mode de réalisation comporte dans la moitié située à gauche sur la figure 1, un ensemble de volutes 4 comprenant une volute fixe 1 composé d'une plaque d'extrémité la et un corps de volute lb formé sur une face de la plaque d'extrémité la et d'une volute mobile 2 s'emboîte une plaque d'extrémité 2a et un corps de volute 2b s'étendant depuis la plaque d'extrémité 2a. La volute mobile 2 s'engrène dans la volute fixe 1 afin de former une pluralité de
chambres de fonctionnement 3 entre elles.
Le compresseur à volutes comporte également dans la moitié située à droite sur la figure 1, un ensemble de volutes 24 composé d'une volute fixe 21 comportant une plaque d'extrémité 21 la et un corps de volute 2lb formé sur une face de la plaque d'extrémité 2 la et d'une volute mobile 22 comportant une plaque d'extrémité 22a et un corps de volute 22b formé sur une face de la plaque d'extrémité 22a. La volute mobile 22 s'engrène dans la volute fixe 21 afin de former une pluralité de chambres de
fonctionnement 23 entre elles.
La face arrière non pourvue de volute de la plaque d'extrémité la est orientée vers la face arrière non pourvue de volute de la plaque d'extrémité 21a. La plaque d'extrémité la de la volute fixe 1 est pourvue d'un orifice de décharge lc en son centre et la plaque d'extrémité 2 la de
la volute fixe 21 est pourvue d'un orifice de décharge 2 lc en son centre.
Les plaques extrémité la, 21a des volutes fixe 1, 21 et les plaques d'extrémité 2a, 22a des volutes mobiles 2, 22 sont des disques dont les parties périphériques radialement à l'extérieur sont partiellement
découpées en forme d'arc.
Un bloc central 5 est disposé entre la plaque d'extrémité la de la volute fixe 1 et la plaque d'extrémité 21 la de la volute fixe 21. La volute fixe 1, le bloc central 5 et la volute fixe 21 sont reliés intégralement les uns aux autres par une pluralité de boulons 6. Une différence des angles de phase de 180 degrés existe entre le corps de volute lb et le corps de volute 2 lb. Le bloc central 5 est pourvu de deux orifices en forme d'arc 5a. La volute mobile 2 et la volute mobile 22 sont reliées intégralement l'une à l'autre par une pluralité d'entretoises de liaison 7 passant de manière mobile à travers les orifices en forme d'arc 5a et une pluralité de boulons 8 passant à travers les entretoises de liaison 7. Une différence des angles de phase de 180 degrés existe entre le corps de volute 2b et le corps de volute lb. Une différence des angles de phase de 180 degrés existe entre le corps de volute 22b le corps de volute 2 lb. Un logement avant 9 est en butée contre le bloc central 5. Le logement avant 9 coopère avec le bloc central 5 afin de former un
logement destiné à recevoir l'ensemble de volutes 4.
Un logement arrière 29 est également en butée contre le bloc central 5. Le logement arrière 29 coopère avec le bloc central 5 afin de
former un logement destiné à recevoir l'ensemble de volutes 24.
Le logement avant 9, le bloc central 5 et le logement arrière 29 sont reliés intégralement les uns aux autres par une pluralité de boulons 10. Un élément d'étanchéité annulaire 1 la est inclus dans une partie
périphérique 2al de la plaque d'extrémité 2a de la volute mobile 2.
L'élément d'étanchéité 1 la s'étend depuis la partie périphérique 2al et
est en butée contre le logement avant 9 afin d'être capable de coulisser.
Un élément d'étanchéité annulaire 3 la est inclus dans une partie
périphérique 22al de la plaque d'extrémité 22a de la volute mobile 22.
L'élément d'étanchéité 3 la s'étend depuis la partie périphérique 22al et
est en butée contre le logement arrière 29 afin d'être capable de coulisser.
Le logement avant 9 est pourvu d'orifices de ventilation 9a et 9b au niveau de sa partie qui est en regard de la face arrière de la plaque d'extrémité 2a de la volute mobile 2. Le logement arrière 29 est pourvu d'orifices de ventilation 29a et 29b au niveau de sa partie qui est en regard de la face arrière de la plaque d'extrémité 22a de la volute mobile 22. Les plaques d'extrémité 2a et 22a des volutes mobiles 2 et 22 sont pourvues d'une pluralité d'ailettes de refroidissement 2c et 22c
s'étendant radialement sur leurs faces arrière.
Un arbre 12 passe dans le logement avant 9 et s'étend à travers celui-ci. L'arbre 12 comporte une partie de grand diamètre 12a s'étendant dans le logement avant 9. La partie de grand diamètre 12a est montée rotative dans le logement avant 9 par l'intermédiaire d'un palier 13a. Un arbre 32 passe dans le logement arrière 29 et s'étend à travers celui-ci. L'arbre 32 comporte une partie de grand diamètre 32a s'étendant dans le logement arrière 29. La partie de grand diamètre 32a est montée rotative dans le logement arrière 29 par l'intermédiaire d'un
palier 33a.
La partie de grand diamètre 12a est reliée intégralement à la partie de grand diamètre 32a par un arbre excentré 14. L'arbre excentré 14
passe à travers les volutes fixes 1 et 21 et les volutes mobiles 2 et 22.
L'arbre 12, l'arbre excentré 14 et l'arbre 32 forment ensemble un arbre principal. Une bague 15 est montée sur l'arbre excentré 14 de manière à être capable de coulisser autour de lui. La bague 15 est reçue dans un bossage 2d formé dans la face arrière de la plaque d'extrémité 2a de la volute mobile 2 par l'intermédiaire d'un palier 13b. L'arbre excentré 14 est en prise fonctionnelle avec la volute mobile 2 par l'intermédiaire de la
bague 15, du palier 13b et du bossage 2d.
Une bague 35 est montée sur l'arbre excentré 14 de manière à être capable de coulisser autour de lui. La bague 35 est reçue dans un bossage 22d formé dans la face arrière de la plaque d'extrémité 22a de la volute mobile 22 par l'intermédiaire d'un palier 33b. L'arbre excentré 14 est en prise de manière fonctionnelle avec la volute mobile 22 par
l'intermédiaire de la bague 35, du palier 33b et du bossage 22d.
Un mécanisme anti-rotation 16 est disposé entre la volute mobile 2
et le logement avant 9 face à la volute mobile 2. Le mécanisme anti-
rotation 16 comprend une pluralité de paliers et une bielle auxiliaire.
Un mécanisme anti-rotation 36 est disposé entre la volute mobile 22 et le logement arrière 29 face à la volute mobile 22. Le mécanisme
anti-rotation 36 comprend une pluralité de paliers et une bielle auxiliaire.
Le mécanisme anti-rotation 16 est décalé de manière
circonférentielle d'environ 90 degrés par rapport au mécanisme anti-
rotation 36.
Le rayon de révolution r des volutes mobiles 2 et 22 déterminé par les mécanismes anti-rotation 16 et 36 et le rayon de révolution ro des volutes mobiles 2 et 22 déterminé par les corps de volute lb et 21b et les
corps de volute 2b et 22b sont reliés par la relation ro > r > ro - 0,3 mm.
Un poids d'équilibrage 17 est fixé à la partie de grand diamètre 12a de l'arbre 12. Le poids d'équilibrage 17 est pourvu d'un ventilateur centrifuge 18. Le ventilateur centrifuge 18 est pourvu d'un déflecteur 18a destiné à diriger l'air déchargé parallèlement à l'arbre principal et à la
plaque d'extrémité 2a de la volute mobile 2.
Un poids d'équilibrage 37 est fixé à la partie de grand diamètre 32a de l'arbre 32. Le poids d'équilibrage 37 est pourvu d'un ventilateur centrifuge 38. Le ventilateur centrifuge 38 est pourvu d'un déflecteur 38a destiné à diriger l'air déchargé parallèlement à l'arbre principal et à la
plaque d'extrémité 22a de la volute mobile 22.
La plaque d'extrémité la de la volute fixe 1 est pourvue d'un bossage ld entourant l'arbre excentré 14. Un élément d'étanchéité annulaire lb est inclus dans la face d'extrémité du bossage ld. L'élément d'étanchéité 1 lb s'étend depuis la face d'extrémité du bossage ld et est en butée contre la plaque d'extrémité 2a de la volute mobile 2 de
manière à être capable de coulisser.
La plaque d'extrémité 21 la de la volute fixe 21 est pourvue d'un bossage 2 ld entourant l'arbre excentré 14. Un élément d'étanchéité
annulaire 3 lb est inclus dans la face d'extrémité du bossage 2 ld.
L'élément d'étanchéité 3 lb s'étend depuis la face d'extrémité du bossage 2 1d et est en butée contre la plaque d'extrémité 22a de la volute mobile
22 de manière à être capable de coulisser.
Le bloc central 5 est pourvu d'un orifice d'entrée 5b communiquant avec l'orifice en forme d'arc 5a. Le bloc central 5 est pourvu d'un bossage c entourant l'arbre excentré 14. Le bloc central 5 est pourvu d'une partie cylindrique 5d radialement à l'extérieur du bossage 5c. La partie cylindrique 5d est réalisée d'un seul tenant avec le bossage 5c et s'étend coaxialement à celui-ci. Le bloc central 5 est pourvu d'une chambre de sortie 5e entre le bossage 5c et la partie cylindrique 5d. La chambre de sortie 5e communique avec l'orifice de décharge lc de la volute fixe 1 et l'orifice de décharge 2 lc de la volute fixe 21. Le bloc central 5 est pourvu d'un orifice de sortie 5f. La chambre de sortie 5e communique avec l'orifice de sortie 5f par l'intermédiaire d'une partie cylindrique 5g. Le bloc central 5 est pourvu d'une chambre de refroidissement 5h radialement à l'extérieur de la partie cylindrique 5d et entre la plaque d'extrémité la de la volute fixe 1 et la plaque d'extrémité 21a de la volute fixe 21. La chambre de refroidissement 5h communique avec l'espace à l'extérieur
du bloc central 5 par l'intermédiaire d'un orifice de ventilation 5i.
Le point de butée entre le bossage 5c et la plaque d'extrémité la de la volute fixe 1 est rendu étanche par l'élément d'étanchéité 1 lc et le point de butée entre le bossage 5c et la plaque d'extrémité 21a de la
volute fixe 21 est rendu étanche par l'élément d'étanchéité 3 lc.
En fonctionnement, l'arbre 12 est mis en rotation autour de l'axe central X par des moyens d'entraînement non montrés sur les figures 1 à
3. L'arbre excentré 14 tourne autour de l'axe X accompagnant l'arbre 12.
La rotation de l'arbre excentré 14 est transmise aux volutes mobiles 2 et 22 en prise de manière fonctionnelle avec l'arbre excentré 14 par l'intermédiaire des bagues 15 et 35. Ainsi, les volutes mobiles 2 et 22 reliées intégralement l'une à l'autre tournent autour de l'axe X. Le gaz est introduit dans le compresseur à travers l'orifice d'entrée 5b et, ensuite, dans les chambres de fonctionnement 3 et 23. Les chambres de fonctionnement 3 et 23 se rapprochent du centre des volutes fixes 1 et 21 avec une diminution graduelle de leur volume. Ainsi, le gaz dans les chambres de fonctionnement 3 et 23 est comprimé. Le gaz comprimé est déchargé dans la chambre de sortie 5e à travers les orifices de décharge lc et 21c des plaques d'extrémité la et 21a des volutes fixes 1 et 21 et
est déchargé du compresseur à travers l'orifice de sortie 5f.
Les volutes mobiles 2 et 22 peuvent tourner mais leur rotation est
empêchée par les mécanismes anti-rotation 16 et 36.
Dans le compresseur à volutes du présent mode de réalisation, les volutes mobiles 2 et 22 reliées intégralement l'une à l'autre supportent la charge de poussée accompagnant la compression du gaz dans les
chambres de fonctionnement 3 et 23. Par conséquent, le mécanisme anti-
rotation 16 disposé entre la plaque d'extrémité 2a de la volute mobile 2 et le logement avant 9 opposé à la plaque d'extrémité 2a ne supporte pas la charge de poussée. De même, le mécanisme anti-rotation 36 disposé entre la plaque d'extrémité 22a de la volute mobile 22 et le logement arrière 29 opposé à la plaque d'extrémité 22a ne supporte pas la charge de poussée.En conséquence, l'usure des mécanismes anti-rotation 16 et 36 est minimisée et la durée de vie du compresseur est augmentée. Du fait qu'ils ne supportent pas la charge de poussée, la taille des mécanismes anti-rotation 16 et 36 peut être réduite. En conséquence, la
taille du compresseur peut être réduite.
Dans le compresseur à volutes du présent mode de réalisation, les volutes fixes 1 et 21 sont reliées intégralement l'une à l'autre et les volutes mobiles 2 et 22 sont reliées intégralement l'une à l'autre. Par conséquent, l'espace axial entre la volute fixe 1 et la volute mobile 2 et l'espace axial entre la volute fixe 21 et la volute mobile 22 peuvent être ajustés par une opération unique d'ajustement de la longueur des entretoises de liaison 7 reliant intégralement les volutes mobiles 2 et 22 ou d'ajustement de l'épaisseur des bords insérés entre les faces
d'extrémité des entretoises de liaison 7 et les volutes mobiles 2 et 22.
Dans le compresseur à volutes du présent mode de réalisation, les bagues 15 et 35, les paliers 13b et 33b et les bossages 2d et 22d constituant les points de mise en prise fonctionnelle entre l'arbre excentré 14 et les volutes mobiles 2 et 22 sont disposés au niveau des faces arrière des plaques d'extrémité 2a et 22a des volutes mobiles 2 et 22. Ainsi, ces éléments sont proches du logement avant 9 et du logement arrière 29. Par conséquent, la chaleur générée par les paliers 13b et 33b aux points de mise en prise fonctionnelle se disperse facilement à l'extérieur du compresseur à travers le logement avant 9 et le logement arrière 29. En conséquence, l'échauffement des paliers 13b et 33b est
minimisé et la durée de vie de ces paliers est augmentée.
Dans le compresseur à volutes du présent mode de réalisation, les plaques d'extrémité 2a et 22a sont en butée contre le logement avant 9 et le logement arrière 29 au niveau des parties périphériques 2al et 22al de leurs faces arrière par l'intermédiaire des éléments d'étanchéité 1 la et 3 la. Ainsi, des séparations sont formées entre les trajets d'entrée du compresseur, formés sur le côté des corps de volute 2b et 22b des volutes mobiles 2 et 22 et des mécanismes anti-rotation 16 et 36, et les paliers 13a, 33a, 13b et 33b. Par conséquent, la poudre des produits d'abrasion des mécanismes anti-rotation 16 et 36 et des paliers 13a, 33a, 13b et 33b, la graisse, etc. ne peuvent pas pénétrer dans les chambres de fonctionnement 3 et 23 et le gaz déchargé du compresseur est exempt de contamination par ladite poudre et graisse. En conséquence, le compresseur à volutes du présent mode de réalisation peut être utilisé
pour la compression de gaz propre.
En raison de l'existence desdites séparations, le gaz chauffé par les mécanismes anti-rotation 16 et 36 et les paliers 13a, 33a, 13b et 33b, dont le volume spécifique a augmenté, ne peut pas pénétrer dans les chambres de fonctionnement 3 et 23. Le débit du gaz déchargé du
compresseur ne subit donc pas de diminution sensible.
Dans le compresseur à volutes du présent mode de réalisation, les bossages ld et 21d des volutes fixes 1 et 21 sont en butée contre les plaques d'extrémité 2a et 22a des volutes mobiles 2 et 22 par l'intermédiaire des éléments d'étanchéité l lb et 3 lb. Par conséquent, la graisse dans les paliers 13a, 33a, 13b et 33b ne pénètre pas dans les chambres de fonctionnement 3 et 23 le long de l'arbre excentré 14 et ne
contamine pas le gaz déchargé du compresseur.
Les points de butée entre le bossage 5c du bloc central 5 et les plaques d'extrémité la et 21a des volutes fixes 1 et 21 sont rendus étanches par les éléments d'étanchéité l c et 3 lc, de sorte que la graisse dans les paliers 13a, 33a, 13b et 33b ne pénètre pas dans la chambre de sortie 5e le long de l'arbre excentré 14 et ne contamine pas le gaz
déchargé du compresseur.
Dans le compresseur à volutes du présent mode de réalisation, une différence des angles de phase de 180 degrés existe entre les corps de volute lb et 2 lb des volutes fixes 1 et 21. Ainsi, une différence des angles de phase de 180 degrés est générée entre la pulsation du gaz déchargé de la volute fixe 1 et de la volute mobile 2 appariées et la pulsation du gaz déchargé de la volute fixe 21 et de la volute mobile 22 appariées. Par conséquent, les pulsations des deux gaz déchargés s'annulent mutuellement et la génération de bruit due à la pulsation du gaz déchargé est évitée. De plus, une différence des angles de phase de 180 degrés est générée entre la pulsation du gaz d'admission dans la volute fixe 1 et la volute mobile 2 appariées et la pulsation du gaz d'admission dans la volute fixe 21 et la volute mobile 22 appariées. Par conséquent, les pulsations des deux gaz d'admission s'annulent mutuellement et la
génération de bruit due à la pulsation du gaz d'admission est évitée.
Comme on l'a expliqué précédemment, la relation ro > r existe entre le rayon de révolution r des volutes mobiles 2 et 22 déterminé par les mécanismes anti-rotation 16 et 36 et le rayon de révolution ro des volutes mobiles 2 et 22 déterminé par les corps de volute lb et 2 lb et les corps de volute 2b et 22b. En conséquence, les interférences entre les corps de volute lb et 21b des volutes fixes 1 et 21 et les corps de volute 2b et 22b des volutes mobiles 2 et 22 sont évitées et la génération de poudre des produits d'abrasion due à ces interférences est évitée. De plus, en raison de la relation r > ro - 0,3 mm entre les rayons de révolution r et ro, une
diminution du rendement de compression est évitée.
Les espaces formés entre les faces arrière des plaques d'extrémité 2a et 22a des volutes mobiles 2 et 22 et le logement avant 9 et le logement arrière 29 communiquent avec l'atmosphère par l'intermédiaire des orifices de ventilation 9a, 9b, 29a et 29b. Par conséquent, la chaleur générée par les mécanismes anti-rotation 16 et 36 et les paliers 13a, 13b, 33a et 33b se disperse dans l'atmosphère à travers lesdits orifices de ventilation. On évite ainsi la diminution du rendement de compression due à la déformation thermique des volutes mobiles 2 et 22 et le raccourcissement de la durée de vie des mécanismes anti-rotation 16 et 36 et des paliers 13a, 13b, 33a et 33b dû à la perte de graisse ou à la
déformation thermique.
Dans le compresseur à volutes du présent mode de réalisation, les plaques d'extrémité 2a et 22a des volutes mobiles 2 et 22 sont pourvues
d'ailettes de refroidissement 2c et 22c au niveau de leurs faces arrière.
Ceci améliore l'efficacité de refroidissement des volutes mobiles 2 et 22, des mécanismes anti-rotation 16 et 36 et des paliers 13a, 13b, 33a et 33b. En raison de la prévision des poids d'équilibrage 17 et 37 pourvus de ventilateurs centrifuges 18 et 38, l'air externe est introduit dans le logement avant 9 et dans le logement arrière 29 à travers les orifices de ventilation 9a, 9b, 29a et 29b. L'efficacité de refroidissement des volutes mobiles 2 et 22, des mécanismes anti-rotation 16 et 36 et des paliers
13a, 13b, 33a et 33b est de ce fait améliorée.
Du fait que l'air déchargé des ventilateurs centrifuges 18 et 38 est dirigé vers les plaques d'extrémité 2a et 22a des volutes mobiles 2 et 22 par les déflecteurs 18a et 38a, le débit de l'air frappant lesdites plaques d'extrémité augmente et l'efficacité de refroidissement des volutes mobiles
2 et 22 est améliorée.
Les poids d'équilibrage 17 et 37 peuvent être pourvus de
ventilateurs axiaux au lieu des ventilateurs centrifuges 18 et 38.
La chambre de refroidissement 5h qui communique avec l'espace se trouvant à l'extérieur du logement du compresseur est disposée entre les plaques d'extrémité la et 21a des volutes fixes 1 et 21. I1 en résulte que les plaques d'extrémité la et 21a des volutes fixes 1 et 21 sont refroidies par la circulation d'air introduite dans la chambre de refroidissement 5h, que les déformations thermiques des volutes fixes 1 et 21 sont limitées et qu'une diminution du rendement de compression
due à ces déformations thermiques des volutes fixes 1 et 21 est évitée.
On a expliqué précédemment que les parties sans fonction des plaques d'extrémité en forme de disque la et 2 la des volutes fixes 1 et 21 radialement à l'extérieur des corps de volute lb et 2 lb sont partiellement découpées en forme d'arc et qu'il est de même pour les parties sans fonction des plaques d'extrémité en forme de disque 2a et 22a des volutes mobiles 2 et 22. La taille du compresseur à volutes du présent mode de
réalisation est donc réduite.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, il n'est pas nécessaire que la différence des angles de phase entre les corps de volute lb et 2 lb des volutes fixes 1 et 21 soit strictement de 180 degrés. Elle peut être
supérieure ou inférieure à 180 degrés dans une certaine mesure.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, il n'est pas nécessaire que la différence des angles de phase entre les corps de volute 2b, 22b des volutes mobiles 2, 22 et les corps de volute lb, 21lb des volutes fixes 1, 21 soit strictement de 180 degrés. Elle peut être supérieure ou inférieure
à 180 degrés dans une certaine mesure.
Dans le mode de réalisation ci-dessus, il n'est pas nécessaire que le nombre dans la relation entre r et ro soit strictement égal à 0,3. Il peut
s'écarter légèrement de 0,3.
Bien que la présente invention ait été décrite avec référence à des modes de réalisation préférés, les hommes du métier admettront que des modifications et des améliorations peuvent être réalisées tout en restant
dans l'esprit et l'étendue de la présente invention.
Claims (12)
1. Compresseur à volutes comprenant des volutes fixes (1, 21) et mobiles (2, 22) disposées par paires, la volute fixe (1, 21) de chaque paire comportant une plaque d'extrémité (la, 2 la) pourvue d'un corps de volute (lb, 21b) formé sur une face de la plaque d'extrémité (la, 21a) et la volute mobile (2, 22) de chaque paire comportant une plaque d'extrémité (2a, 22a) pourvue d'un corps de volute (2b, 22b) formé sur une face de la plaque d'extrémité (2a, 22a), la volute mobile (2, 22) s'emboîtant dans la volute fixe (1, 21) et formant avec elle une pluralité de chambres de fonctionnement (3) et tournant par rapport à la volute fixe (1, 21) afin de comprimer le gaz dans les chambres de fonctionnement, lesdites deux paires de volutes fixes et mobiles (1, 2; 21, 22) étant disposées de manière que les faces arrière des plaques d'extrémité (la, 21la) des volutes fixes 1, 21) soient tournées l'une vers l'autre, caractérisé en ce que les volutes mobiles (2, 22) sont reliées intégralement l'une à l'autre, un arbre principal (14) destiné à faire tourner les volutes mobiles (2, 22) passe à travers les deux paires de volutes fixes et mobiles afin d'être en prise de manière fonctionnelle avec les volutes mobiles, et une chambre de sortie (5e) est disposée entre les plaques d'extrémité (la, 21a) des
volutes fixes (1, 21).
2. Compresseur à volutes selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre principal (14) est en prise de manière fonctionnelle avec les volutes mobiles (2, 22) au niveau des faces arrière des plaques
d'extrémité (2a, 22a) desdites volutes.
3. Compresseur à volutes selon la revendication 2, caractérisé en ce que les volutes mobiles (2, 22) sont en butée contre un logement (9, 29) recevant les deux paires de volutes fixes et mobiles par l'intermédiaire d'éléments d'étanchéité (1 la, 3 la) au niveau de parties périphériques
(2 al, 22 al) des faces arrière des plaques d'extrémité.
4. Compresseur à volutes selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une différence des angles de phase de 180 degrés existe entre les
corps de volute (la, 21a) des volutes fixes (1, 21).
5. Compresseur à volutes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la relation ro > r > ro - 0,3 mm existe entre le rayon de révolution r des volutes mobiles déterminé par des mécanismes anti-rotation (16, 36) pour les volutes mobiles et le rayon de révolution ro des volutes mobiles déterminé par les corps de volute des volutes fixes et les corps de volute
des volutes mobiles.
6. Compresseur à volutes selon la revendication 3, caractérisé en ce que le logement (9, 29) est pourvu d'orifices de ventilation (9b, 29b) opposés aux faces arrière des plaques d'extrémité (2a, 22a) des volutes
mobiles (2, 22).
7. Compresseur à volutes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques d'extrémité (2a, 22a) des volutes mobiles sont
pourvues d'ailettes de refroidissement (2a, 22c) sur leurs faces arrière.
8. Compresseur à volutes selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'arbre principal (14) est pourvu de poids d'équilibrage (17, 37) et de ventilateurs axiaux reliés aux poids d'équilibrage au niveau de ses parties s'étendant entre les faces arrière des plaques d'extrémité des
volutes mobiles et le logement.
9. Compresseur à volutes selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'arbre principal (14) est pourvu de poids d'équilibrage (17, 37) et de ventilateurs centrifuges (18, 38) reliés aux poids d'équilibrage au niveau de ses parties s'étendant entre les faces arrière des plaques
d'extrémité des volutes mobiles et le logement.
10. Compresseur à volutes selon la revendication 9, caractérisé en ce que les ventilateurs centrifuges sont pourvus de déflecteurs (18a, 38a)
destinés à diriger l'air déchargé parallèlement à l'arbre principal (14).
1. Compresseur à volutes selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une chambre de refroidissement (5h) communiquant avec un espace à l'extérieur du logement est disposée entre les plaques
d'extrémité des volutes fixes (1, 21).
12. Compresseur à volutes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques d'extrémité (la, 21 la, 2a, 22a) des volutes fixes et des volutes mobiles sont des disques dont les parties périphériques sont partiellement découpées en forme d'arc.'
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