FR2962772A1

FR2962772A1 - Machine a fluide de type roots

Info

Publication number: FR2962772A1
Application number: FR1155886A
Authority: FR
Inventors: Yuya Izawa; Shinya Yamamoto; Takashi Ban; Takayuki Imai; Katsumi Yamashita; Yasunaka Hanaoka
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2012-01-20
Also published as: TW201207238A; JP5370298B2; JP2012021450A; KR20120007441A; US20120014825A1; CN102338087A; US8936450B2

Abstract

Machine à fluides de type Roots qui comporte un carter (2) comprenant une paroi latérale (2G), une paire d'arbres rotatifs (8A, 8B) prévus dans le carter, une paire de rotors (31-36, 36A, 36B) l'un en prise avec l'autre et fixés à la paire d'arbres rotatifs de manière à s'étendre axialement, respectivement, un espace d'aspiration (41) formé par le carter et la paire de rotors pour introduire un fluide, un espace de décharge (42) formé par le carter pour décharger le fluide et la paire de rotors et une chambre de transfert (40) formée par le carter et le rotor. Le rotor a une surface d'extrémité (36AB, 36BB). Un jeu est formé entre la paroi latérale et la surface d'extrémité du rotor. La chambre de transfert transfère un gaz introduit dans l'espace d'aspiration vers l'espace de décharge suivant la rotation de la paire de rotors. Le carter a une rainure guide (50) formée dans la paroi latérale en vis-à-vis de la surface d'extrémité du rotor. Le gaz fuyant de l'espace de décharge dans le jeu est introduit dans la chambre de transfert à travers la rainure guide.

Description

MACHINE À FLUIDES DE TYPE ROOTS

La présente invention a trait à une machine à fluides de type Roots destinée au transfert d'un fluide par la rotation d'un rotor. Les pompes de type Roots (ou machine à fluides de type Roots) sont largement utilisées pour une soufflante et une pompe à vide. Une pompe Roots mono-étage illustrée dans les figures 15 et 16 comprend une paire de rotors 101A, 101B montés fixes sur des arbres rotatifs 102, 103, respectivement, dans un carter 100. On met le rotor 101A en rotation à l'aide d'un engrenage menant (non montré) fixé sur l'arbre rotatif 102 et on met l'autre rotor 101B en rotation de façon synchrone avec le rotor 101A par la rotation d'un engrenage mené (non montré) engrené avec l'engrenage menant. Les deux rotors 101A, 101B tournent de manière synchrone dans des directions opposées, leurs lobes étant l'un en prise avec l'autre. Un gaz introduit par un orifice d'admission 105 par la rotation synchrone de la paire de rotors 101A, 101B est piégé dans une chambre de transfert 110 formée par le carter 100 et les rotors 101a, 101B. Le gaz est transféré de l'orifice d'admission 105 jusqu'à un orifice de refoulement 106 de la pompe Roots suivant la rotation des rotors 101A, 101B.

Par la suite, le gaz est libéré, par exemple par une pompe auxiliaire d'étage ultérieur. La Publication de Brevet Japonais No. 2884067 divulgue une soufflante de type Roots comprenant une rainure en zigzag formée dans la paroi intérieure du carter de la soufflante à une position adjacente de l'orifice de refoulement de la soufflante. Lorsque l'air revient de l'orifice de refoulement, la rainure en zigzag réduit graduellement la vélocité de l'écoulement d'air pendant que l'air s'écoule à travers la rainure en zigzag diminuant ainsi le bruit généré pendant le fonctionnement de la soufflante.

La pompe de type Roots divulguée par la Publication de Brevet Japonais No 2884067 et montrée dans les figures 15 et 16 présente des jeux de dimensions prédéterminées (0,1 à 0,3 mm) entre les rotors 101A et 101B et également entre le carter 100 et les rotors respectifs 101A, 101B.

La pompe de type Roots est configurée pour que les rotors 101A et 101B tournent tout en maintenant les jeux respectifs. Vue la différence de pression entre orifice d'admission 105 et l'orifice de refoulement 106 de la pompe de type Roots, le gaz fuit à partir des jeux. Plus précisément, dans les chambres de transfert 110 formées par le carter 100 et les rotors respectifs 101A et 101B de la pompe de type Roots, le gaz fuit par le jeu formé le long de la paroi intérieure 100A du carter 100 entre la paroi intérieure 100A et les surfaces extérieures 101AA, 101BA du rotor respectif, comme le montre la flèche B dans la figure 15, et également par le jeu A dans la direction axiale des arbres rotatifs 102, 103 entre une paroi latérale 100B du carter 100 et les surfaces d'extrémité 101AB, 101BB du rotor respectif, comme le montre la flèche C dans la figure 16. La fuite à travers le jeu A reliant directement l'orifice de refoulement 106 côté haute pression de la pompe de type Roots et orifice d'admission 105 côté basse pression de cette dernière, est un facteur principal pour la réduction du rendement de la pompe amenant donc une augmentation de la consommation d'énergie.

La présente invention vise à proposer une machine à fluides de type Roots qui peut réduire la fuite de gaz à travers un jeu dans la direction axiale de son arbre rotatif entre l'espace de décharge et l'espace d'aspiration. Une machine à fluides de type Roots comporte un carter comprenant une paroi latérale, une paire d'arbres rotatifs prévus dans le carter, une paire de rotors l'un en prise avec l'autre et fixés à la paire d'arbres rotatifs de manière à s'étendre axialement, respectivement, un espace d'aspiration formé par le carter et la paire de rotors pour l'introduction du fluide, un espace de décharge formé par le carter pour décharger le fluide et la paire de rotors et une chambre de transfert formée par le carter et le rotor. Le rotor a une surface d'extrémité de rotor. Un jeu est formé entre la paroi latérale et la surface d'extrémité de rotor. La chambre de transfert transfère un gaz introduit dans l'espace d'aspiration vers l'espace de décharge suivant la rotation de la paire de rotors. Le carter comprend une rainure guide formée dans la paroi latérale en vis-à-vis de la surface d'extrémité de rotor. Le gaz qui fuit de l'espace de décharge dans le jeu est introduit dans la chambre de transfert à travers la rainure guide.

D'autres aspects et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui suit, lorsqu'elle est prise en relation avec les dessins attachés, illustrant, à titre d'exemple, les principes de l'invention.

Les caractéristiques de la présente invention que l'on pense nouvelles, sont plus particulièrement énoncées dans les revendications jointes. L'invention, avec ses objets et avantages, sera mieux comprise en se rapportant à la description suivante des modes de réalisation présentement préférés pris conjointement avec les dessins attachés dans lesquels : La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une pompe de type Roots selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; La figure 2 est une vue en coupe transversale prise le long de la ligne I-I de la figure 1 ; La figure 3 est une vue en coupe transversale montrant un état de la pompe de type Roots de la figure 1 après une rotation de 30 degrés du rotor 36 par rapport à l'état de la figure 2 ; La figure 4 est une vue en coupe transversale montrant un état de la pompe de type Roots de la figure 1 après une rotation de 60 degrés du rotor 36 par rapport à l'état de la figure 2 ; La figure 5 est une vue en coupe transversale montrant un état de la pompe de type Roots de la figure 1 après une rotation de 90 degrés du rotor 36 par rapport à l'état de la figure 2 ; La figure 6 est une vue en coupe transversale montrant une pompe de type Roots selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; La figure 7 est une vue en coupe transversale montrant un état d'une pompe de type Roots après une rotation de 30 degrés du rotor 36 par rapport à l'état de la figure 6 ; La figure 8 est une vue en coupe transversale montrant un état d'une pompe de type Roots après une rotation de 60 degrés du rotor 36 par rapport à l'état de la figure 6 ; La figure 9 est une vue en coupe transversale d'une pompe de type Roots comprenant un rotor à cinq lobes selon un mode de réalisation alternatif de la présente invention ; La figure 10 est une vue en coupe transversale montrant un état d'une pompe de type Roots après une rotation de 30 degrés du rotor 36 par rapport à l'état de la figure 9 ; La figure 11 est une vue en coupe transversale montrant un état de la pompe de type Roots après une rotation de 60 degrés du rotor 36 par rapport à l'état de la figure 9 ; La figure 12 est une vue en coupe transversale montrant un état de la pompe de type Roots après une rotation de 90 degrés du rotor 36 par rapport à l'état de la figure 9 ; La figure 13 est une vue en coupe transversale d'une pompe de type Roots comprenant un rotor à deux lobes selon un autre mode de réalisation alternatif de la présente invention ; La figure 14 est une vue en coupe transversale d'une pompe de type Roots comprenant un rotor à quatre lobes selon encore un autre mode de réalisation alternatif de la présente invention ; La figure 15 est une vue en coupe transversale d'une pompe de type Roots selon l'art antérieur ; et La figure 16 est une vue en coupe transversale prise le long de la ligne Y-Y dans la figure 15. On va à présent décrire, à titre de machine à fluides de type Roots selon le premier mode de réalisation, la pompe de type Roots en se rapportant aux dessins joints. Comme le montre la figure 1, la pompe de type Roots à plusieurs étages selon le premier mode de réalisation est généralement désignée par la référence 1. La pompe de type Roots 1 comprend un carter 2, une plaque frontale 3 reliée à une surface d'extrémité du carter 2, un carter de moteur 4 relié à l'autre surface d'extrémité du carter 2 et un moteur électrique 5 reçu dans le carter de moteur 4 destiné à l'entraînement de la pompe de type Roots 1. Le carter 2 forme, en son sein et du côté du carter de moteur 4, un carter d'engrenages 6 qui reçoit un engrenage menant 7 et un engrenage mené (non montré). L'engrenage menant 7 et l'engrenage mené sont disposés dans le carter d'engrenages 6 l'un en prise avec l'autre afin de transmettre la puissance de rotation.

Le moteur électrique 5 et l'engrenage menant 7 sont reliés à un arbre rotatif 8A. L'arbre rotatif 8A est soutenu en rotation, au niveau d'une de ses extrémités, par un palier radial 9 ajusté dans le carter 2 côté carter d'engrenages du carter 2 et au niveau de son autre extrémité, par un autre palier radial 10 prévu dans le carter 2 et en vis-à-vis de la plaque frontale 3. Dans le carter 2 sont formées des parois de séparation 2A, 2B, 2C, 2D et 2E situées dans l'ordre énoncé en les regardant à partir de la plaque frontale 3 et six chambres de pompage, d'une première jusqu'à une sixième, 11, 12, 13, 14, 15 et 16 séparées les unes des autres par les parois de séparation 2A-2E. Les volumes de la première jusqu'à la sixième chambres de pompage 11-16 diminuent progressivement en allant de la première chambre de pompage 11 vers la sixième chambre de pompage 16. Des orifices d'admission 11A, 12A, 13A, 14A, 15A, 16A pour l'introduction de gaz et des orifices de refoulement 11B, 12B, 13B, 14B, 15B, 16B pour la décharge de gaz sont respectivement formés dans les première jusqu'à la sixième chambres de pompage 11-16. L'orifice d'admission 11A de la première chambre de pompage 11 forme un orifice d'admission pour l'introduction du gaz depuis l'extérieur et l'orifice de refoulement 16B de la sixième chambre de pompage 16 est relié à un passage de décharge 16C pour la décharge de gaz vers l'extérieur. L'orifice de refoulement 11B de la première chambre de pompage 11 est relié à l'orifice d'admission 12A de la deuxième chambre de pompage 12 par l'intermédiaire d'un jeu 21 et, de la même façon, les orifices de refoulement 12B-15B de la deuxième jusqu'à la sixième chambres de pompage 12-15 sont reliés aux orifices d'admission 13A-16A de la troisième à la sixième chambres de pompage 13-16 par l'intermédiaire de passages 22-25, respectivement. Un arbre rotatif 8B (voir la figure 2) est prévu parallèle à l'arbre rotatif 8A dans le carter 2. Les arbres rotatifs 8A, 8B traversent les parois de séparation 2A-2E ainsi que la première à la sixième chambres de pompage 11-16. Six paires de rotors 31-36 sont montés fixés sur les arbres rotatifs 8A, 8B de manière à s'étendre radialement en vue de tourner avec ces derniers, à des positions respectives correspondant à la première jusqu'à la sixième chambres de pompage 11-16. Les arbres rotatifs 8A, 8B tournent de manière synchrone dans des directions opposées grâce à la rotation des engrenages menant et mené. Par conséquent, les paires respectives de rotors 31-36 tournent de manière synchrone dans des directions opposées dans les chambres de pompage respectives 11-16. Chacun des rotors 31-36 possède trois lobes, une surface extérieure de rotor au niveau des périphéries extérieures des rotors 31-36 et des surfaces d'extrémité de rotors au niveau des extrémités axiales des rotors 31-36 dans la direction axiale. On va à présent décrire de manière détaillée la sixième chambre de pompage 16 montrée dans la figure 2. L'orifice d'admission 16A est formé dans la partie supérieure du carter 2 pour introduire par celui-ci le gaz déchargé de la cinquième chambre de pompage 15 et circulant à travers un passage 25 dans la sixième chambre de pompage 16. L'orifice de refoulement 16B est formé dans la partie basse du carter 2 pour décharger à travers celui-ci le gaz transféré depuis la sixième chambre de pompage 16. L'orifice de refoulement 16B est relié au passage de décharge 16C. Les deux rotors appariés 36 sont composés du rotor 36A fixé sur l'arbre rotatif 8A côté menant et du rotor 36B fixé sur l'arbre rotatif 8B côté mené. Les rotors 36A, 36B sont soutenus de sorte que les surfaces de rotors extérieures 36AA, 36BA des rotors respectifs 36A, 36B soient très proches de la paroi intérieure 2F du carter 2 avec un jeu minimal formé entre les surfaces de rotors extérieures 36AA, 36BA respectives, et la paroi intérieure 2F du carter 2. Dans la figure 2, les rotors 36A, 36B sont positionnés de sorte qu'une chambre de transfert 40 soit formée entre la surface de rotor extérieure 36AA et la paroi intérieure 2F. Dans ce cas, la chambre de transfert 40 est séparée de l'espace d'aspiration 41 et également de l'espace de décharge 42. A savoir, la chambre de transfert 40 est configurée suivant la rotation des rotors 36A, 36B pour qu'un espace entre les rotors 36A, 36B et le carter 2 soit séparé de l'espace d'aspiration 41 et de l'espace de décharge 42 soit la chambre de transfert 40. Les deux rotors appariés 36A, 36B sont en prise l'un avec l'autre dans la sixième chambre de pompage 16 avec un jeu minimal formé pratiquement au centre de la chambre de pompage 16 entre les surfaces de rotors extérieures 36AA, 36BA des rotors 36A, 36B de sorte à empêcher une communication fluidique directe entre l'espace d'aspiration 41 côté orifice d'admission 16A et l'espace de décharge 42 côté orifice de refoulement 16B de la sixième chambre de pompage 16. L'espace d'aspiration 41 est formé côté orifice d'admission 16A de la sixième chambre de pompage 16 par l'orifice d'admission 16A, les rotors 36A, 36B et le carter 2, et l'espace de décharge 42 est formé côté orifice de refoulement 16B de la sixième chambre de pompage 16 par l'orifice de refoulement 16B, les rotors 36A, 36B et le carter 2. A l'instar de la pompe de type Roots de l'art antérieur montrée dans les figures 15 et 16, la pompe de type Roots 1 de la présente invention présente un jeu A formé dans la direction axiale des arbres rotatifs 8A, 8B. En d'autres termes, le jeu minimal A dans la direction axiale des arbres rotatifs 8A, 8B existe entre les surfaces d'extrémité 36AB, 36BB des rotors 36A, 36B côté moteur électrique 5 de la sixième chambre de pompage 16 et la paroi intérieure 2F du carter 2, plus précisément, la paroi latérale 2G (figure 1) du carter 2 en vis-à-vis des surfaces d'extrémité 36AB, 36BB des rotors. Un jeu minimal dans la direction axiale des arbres rotatifs 8A, 8B existe également entre l'autre surface d'extrémité des rotors 36A, 36B côté cinquième chambre de pompage 15 de la sixième chambre de pompage 16 et l'autre paroi latérale du carter 2 (c'est-à-dire, la paroi latérale côté paroi de séparation 2E de la sixième chambre de pompage 16). De façon similaire, les surfaces d'extrémité des rotors respectifs 31-35 et leurs parois latérales correspondantes du carter 2 (ou les parois de séparation 2A-2E) forment entre elles des jeux minimaux dans la direction axiale des arbres rotatifs 8A, 8B dans les première à la cinquième chambres de pompage 11-15. Ainsi, le fait de prévoir les jeux minimaux entre les surfaces d'extrémité 36AA, 36BA des rotors, et les parois intérieures 2F du carter 2 et les jeux A dans la direction axiale des arbres rotatifs 8A, 8B empêche les paires de rotors 31-36 respectives et le carter 2 de rentrer en contact, permettant ainsi la rotation des paires de rotors 31-36 sans huile lubrifiante. Les rainures guides 50 sont formées dans la paroi latérale 2G du carter 2 au niveau de positions en vis-à-vis des surfaces d'extrémité 36AB, 36BB des rotors, où les positions en vis-à-vis des surfaces d'extrémité 36AB, 36BB des rotors se rapportent à des positions qui sont situées sur la paroi intérieure 2F du carter 2 dans les cercles décrits par le point radialement le plus à l'extérieur des surfaces d'extrémité de rotors 36AB, 36BB respectives lorsque les rotors sont en rotation. Les rainures guides 50 sont formées sous les axes des arbres rotatifs respectifs 8A, 8B côté espace de décharge de la sixième chambre de pompage 16 (ou sous la ligne J-J dans la figure 2) et comportent une rainure arquée semi-circulaire 50A présentant une courbure le long de la périphérie extérieure des arbres rotatifs respectifs 8A, 8B, et une rainure radiale 50B s'étendant de la périphérie extérieure des arbres rotatifs respectifs 8A, 8B dans une direction radiale et horizontale vers la paroi intérieure 2F du carter 2. La rainure radiale 50B et la rainure arquée 50A sont reliées entre elles au niveau d'extrémités respectives de celles-ci. Le carter 2 est divisé en des parties supérieure et inférieure au niveau d'un plan horizontal imaginaire (indiqué par la ligne J-J dans la figure 2) incluant les axes des arbres rotatifs 8A, 8B. Les parties supérieure et inférieure sont combinées entre elles de sorte que les arbres rotatifs 8A, 8B et les rotors 31-36 soient disposés dans la parie inférieure et que la partie supérieure soit montée à la partie inférieure. La rainure guide 50 dont la coupe transversale est de forme arquée peut être formée dans la partie inférieure du carter 2 par fraisage à l'aide d'une fraise à bout rond avant montage de la partie supérieure sur la partie inférieure. Comme le montre la figure 2, une partie de la rainure radiale 50B côté rotor 36A de la sixième chambre de pompage 16 s'étend jusqu'à une position en vis-à-vis de la chambre de transfert 40 de sorte que le jeu A communique avec la chambre de transfert 40.

Des rainures de communication 55 sont formées au centre des surfaces d'extrémité de rotors 36AB, 36BB des lobes respectifs des rotors 36 appariés, de manière à s'étendre radialement des positions proches de la périphérie extérieure des arbres rotatifs 8A, 8B jusqu'à des positions proches des extrémités extérieures respectives des lobes des rotors 36. En se rapportant à la figure 2, la rainure de communication 55 est formée de manière à se trouver en vis à vis d'une partie de la rainure arquée semi-circulaire 50A à proximité de la partie de base du lobe, c'est-à-dire, la périphérie extérieure des arbres rotatifs respectifs 8A, 8B pour communiquer avec la rainure arquée 50A. Cependant, les rainures de communication 55 sont fermées à leurs extrémités extérieures radiales opposées et ne débouchent pas sur les surfaces extérieures de rotors 36AA, 36BA pour éviter une fuite à travers les rainures de communication 55. En se rapportant au rotor 36A dans la figure 2, la rainure guide 50 (ou la rainure arquée semi-circulaire 50A et la rainure radiale 50B) et la rainure de communication 55 du rotor 36A communiquent avec la chambre de transfert 40.

La description ci-dessus a concerné l'une des surfaces d'extrémité 36AB, 36BB des rotors 36 dans la sixième chambre de pompage 16 et la paroi latérale 2G. Des rainures guides et des rainures de communication similaires sont formées pour les autres surfaces d'extrémité des rotors 36 et leur paroi latérale opposée du carter 2, respectivement. De telles rainures guides et rainures de communication peuvent être formées dans les première à la cinquième chambres de pompage 11-15 de la même manière.

Dans ce qui suit, on va décrire le fonctionnement de la pompe de type Roots 1 selon le premier mode de réalisation. Lorsque le moteur électrique 5 est entraîné, l'arbre rotatif 8A qui est relié au moteur électrique 5 tourne dans la pompe de type Roots 1. Suivant la rotation de l'arbre rotatif 8A, l'engrenage menant 7 tourne et transmet l'énergie de rotation à l'engrenage mené. L'engrenage menant 7 et l'engrenage mené tournent de manière synchrone d'où rotation de l'arbre rotatif 8B qui est relié à l'engrenage mené pour faire tourner les paires respectives des rotors 31-36 de façon synchrone dans les première à la sixième chambres de pompage 11-16.

Suivant la rotation synchrone des arbres rotatifs 8A, 8B et des paires de rotors 31-36 dans les première à la sixième chambres de pompage 11-16, du gaz est introduit dans la première chambre de pompage 11 par l'orifice d'admission 11A. Ensuite, le gaz est transféré à la première chambre de pompage 11 et déchargé dans l'orifice de refoulement 11B. Le gaz dans l'orifice de refoulement 11B est transféré et introduit dans l'orifice d'admission 12A de la deuxième chambre de pompage 12 par le passage 21, transféré dans la deuxième chambre de pompage 12 et déchargé à l'orifice de refoulement 12B. Par la suite, le gaz est transféré dans les troisième à la sixième chambres de pompage 13-16 à travers les passages 22-25, respectivement, et déchargé à l'extérieur depuis l'orifice de refoulement 16B de la sixième chambre de pompage 16 par l'intermédiaire du passage de décharge 16C. Ce qui suit décrit le transfert de gaz dans la sixième chambre de pompage 16. Le rotor 36A tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre et le rotor 36B tourne dans le sens des aiguilles d'une montre dans la sixième chambre de pompage 16 comme le montre la figure 2. La figure 3 montre l'état des rotors 36A, 36B après une rotation de 30 degrés en partant de l'état de la figure 2. La figure 4 montre l'état des rotors 36A, 36B après une rotation de 30 degrés en partant de l'état de la figure 3. La figure 5 montre l'état des rotors 36A, 36B après une rotation de 30 degrés en partant de l'état de la figure 4. En se rapportant aux figures 2 et 3, la chambre de transfert 40 qui est formée et renfermée par la surface extérieure 36AA du rotor 36A et la paroi intérieure 2F du carter 2 est transférée vers l'espace de décharge 42 suivant la rotation du rotor 36A. Dans l'état de rotation du rotor 36A montré dans la figure 4, la chambre de transfert 40 communique totalement avec l'espace de décharge 42 et le gaz dans la chambre de transfert 40 est déchargé dans l'espace de décharge 42. Lorsque le lobe du rotor 36A qui est situé à proximité de l'espace d'aspiration 41 dans la figure 4 tourne jusqu'à une position proche de la paroi intérieure 2F comme le montre la figure 5, la surface extérieure de rotor 36AA et la paroi intérieure 2F du carter 2 coopèrent pour former entre elles une chambre de transfert 40. Le gaz présent dans l'espace d'aspiration 41 est introduit dans la chambre de transfert 40. Suivant la rotation du rotor 36A, la chambre de transfert 40 est transférée jusqu'aux positions montrées dans les figures 2, 3 successivement pour transférer ainsi le gaz vers l'espace de décharge 42. De façon similaire, suivant la rotation du rotor 36B de la sixième chambre de pompage 16, la chambre de transfert 40 est formée, introduisant ainsi le gaz présent dans l'espace d'aspiration 41 dans la chambre de transfert 40 et transférant le gaz dans l'espace de décharge 42 comme décrit ci-dessus en référence au rotor 36A. On va décrire dans ce qui suit comment on arrive à réduire la fuite de gaz à travers le jeu A formé dans la direction axiale des arbres rotatifs respectifs 8A, 8B. Vu que le gaz est transféré de l'espace d'aspiration 41 à l'espace de décharge 42 par le mouvement de la chambre de transfert 40, la pression du gaz dans l'espace d'aspiration 41 devient inférieure à celle régnant dans l'espace de décharge 42. Le gaz dans la chambre de transfert 40 est légèrement comprimé et par conséquent, la pression de gaz dans la chambre de transfert 40 est une pression intermédiaire qui est supérieure à celle régnant dans l'espace d'aspiration 41 et inférieure à celle régnant dans l'espace de décharge 42. Le gaz fuit légèrement depuis l'espace de décharge à haute pression 42 jusqu'à l'espace d'aspiration à basse pression 41 à travers le jeu A entre les surfaces d'extrémité de rotors 36AB, 36BB et la paroi latérale 2G du carter 2. Dans le premier mode de réalisation, la rainure guide 50 (ou la rainure arquée 50A et la rainure radiale 50B) et la rainure de communication 55 sont formées. L'état de la figure 2 montre que la rainure de communication 55 au centre de la sixième chambre de pompage 16 se trouve en partie en vis-à-vis de la rainure arquée 50A et communique avec elle et la rainure arquée 50A communique avec la rainure radiale 50B et la chambre de transfert 40. Par conséquent, le gaz qui fuit de l'espace de décharge 42 dans le jeu A entre la surface d'extrémité de rotor 36AB et la paroi latérale 2G est introduit dans la chambre de transfert 40 qui est un espace à pression intermédiaire à travers par exemple la rainure de communication 55 et la rainure arquée 50A, comme indiqué par la flèche D dans la figure 2. Le gaz introduit dans la chambre de transfert 40 côté rotor 36A de la sixième chambre de pompage 16 est transféré vers l'espace de décharge 42 avec le gaz qui a été transféré dans la chambre de transfert 40 depuis l'espace d'aspiration 41, comme le montre la figure 4. D'autre part, côté rotor 36B de la sixième chambre de pompage 16 dans l'état de la figure 2, le gaz qui fuit dans le jeu A entre la surface d'extrémité de rotor 36BB et la paroi latérale 2G est attiré par le gaz s'écoulant dans le sens de la flèche D dans la figure 2, de sorte qu'une partie du gaz est introduite dans la chambre de transfert 40 côté rotor 36A de la sixième chambre de pompage 16, alors qu'une autre partie du gaz s'écoule à travers la rainure de communication 55 côté rotor 36B de la sixième chambre de pompage 16 et la rainure guide 50 (ou la rainure arquée 50A et la rainure radiale 50B) comme le montre la flèche E dans la figure 2. A ce stade, aucune chambre de transfert 40 n'est formée côté rotor 36B, et par conséquent, aucune communication fluidique n'est établie entre la rainure radiale 50B côté rotor 36B et la chambre de transfert 40. Le gaz introduit dans la rainure guide 50 et la rainure de communication 55 est temporairement stocké dans ces rainures par effet labyrinthe. Immédiatement après formation d'une chambre de transfert 40 côté rotor 36B comme le montre la figure 3 suivant la rotation du rotor 36B, la rainure radiale 50B communique avec la chambre de transfert 40 et le gaz s'écoulant à travers le jeu A et le gaz stocké dans la rainure guide 50 et la rainure de communication 55 sont introduits dans la chambre de transfert 40. Par la suite, le gaz introduit dans la chambre de transfert 40 est ainsi véhiculé et déchargé dans l'espace de décharge 42 lorsque la chambre de transfert 40 est mise en communication avec l'espace de décharge 42. En se rapportant à la figure 3, les dimensions du rotor 36B et la rainure guide 50 sont déterminées de sorte que la rainure radiale 50B communique avec la chambre de transfert 40 après formation d'une chambre de transfert côté rotor 36B de la sixième chambre de pompage 16. Dans l'état de la figure 3, la chambre de transfert 40 côté rotor 36A de la sixième chambre de pompage 16 est juste sur le point de communiquer avec l'espace de décharge 42. La totalité de la rainure radiale 50B se trouve en vis-à-vis du lobe du rotor 36A avant que la chambre de transfert 40 côté rotor 36A de la sixième chambre de pompage 16 ne communique avec l'espace de décharge 42, et par conséquent, on peut empêcher la communication entre la rainure guide 50 et la chambre de transfert 40. Le premier mode de réalisation de la présente invention offre les effets avantageux suivants : (1) La rainure guide (50) (ou la rainure arquée 50A et la rainure radiale 50B) qui est formée côté paroi latérale 2G permet au gaz fuyant par le jeu A de rentrer dans la chambre de transfert 40 par la rainure guide 50. Par conséquent, la fuite de gaz depuis l'espace de décharge 42 dans l'espace d'aspiration 41 à travers le jeu A peut être réduite. (2) Les rainures de communication 55 qui sont formées sur les surfaces d'extrémités 36AB, 36BB des rotors pour communiquer avec la rainure guide 50 permettent au gaz fuyant à travers le jeu A d'être collecté sur un large périmètre dans une direction perpendiculaire à la direction axiale des arbres rotatifs 8A, 8B et introduit dans la chambre de transfert. (3) Après interruption de la communication entre la rainure radiale 50B et la chambre de transfert 40, la chambre de transfert 40 communique avec l'espace de décharge 42. Par conséquent, le gaz ne rentre pas de l'espace de décharge 42 dans le jeu A par la rainure radiale 50B et la 20 25 30 rainure arquée 50A, permettant ainsi d'éviter l'augmentation de la fuite de gaz. (4) Vu que la rainure radiale 50B communique avec la chambre de transfert 40 après formation de cette dernière, on évite une fuite de gaz à travers la rainure guide 50 vers l'espace d'aspiration 41. (5) La rainure guide 50 qui comprend la rainure arquée 50A et la rainure radiale 50B permet d'introduction du gaz s'écoulant à proximité des arbres rotatifs 8A, 8B dans la chambre de transfert 40. (6) Les rainures de communication 55 qui sont formées au centre des lobes respectifs des rotors 36 de manière à s'étendre radialement à partir de positions adjacentes aux axes des arbres rotatifs 8A, 8B respectifs, aident à maintenir la résistance du rotor. (7) Le fait de prévoir la rainure guide 50 et la 20 rainure de communication 55 peut empêcher la fuite de gaz vers l'espace d'aspiration 41 à travers le jeu A par effet labyrinthe même lorsque la rainure guide 50 ne se trouve pas en communication avec la chambre de transfert 40. 25 On va décrire dans ce qui suit la pompe de type Roots selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention. En se rapportant à la figure 6, la pompe de type Roots selon le deuxième mode de réalisation est différente de celle du premier mode de réalisation en 30 ce qu'on ne prévoit pas de rainure de communication 55, et à sa place, une rainure centrale 50C est prévue en plus de la rainure arquée 50A et de la rainure radiale 15 50B. La description qui suit utilisera les mêmes numéros de référence pour les éléments ou composants communs pour les premier et deuxième modes de réalisation. La rainure centrale 50C est formée dans la paroi latérale 2G au centre de la sixième chambre de pompage 16 de manière à être en liaison avec une extrémité de la rainure arquée 50A pour communiquer avec elle. Les rainures centrales 50C sont formées de sorte à s'étendre radialement à partir des périphéries extérieures des arbres rotatifs respectifs 8A, 8B et en regard de la rainure radiale 50B. La longueur des rainures centrales 50C est conçue pour que ces dernières soient toutes en vis-à-vis des surfaces d'extrémité 36AB, 36BB des rotors. En d'autres termes, les rainures centrales 50C sont formées avec une longueur telle que la totalité des rainures centrales 50C se trouvent à l'intérieur de cercles qui sont décrits par le point le plus à l'intérieur de la périphérie extérieure des surfaces d'extrémité de rotors 36AB, 36BB lorsque les rotors 36A, 36BB sont en rotation.

On va décrire dans ce qui suit comment on arrive à réduire la fuite de gaz par le jeu A dans la sixième chambre de pompage 16 en faisant référence aux figures 6 à 8. Les rotors 36A, 36B tournent de manière synchrone et une chambre de transfert 40 est ainsi formée afin de transférer le gaz de l'espace d'aspiration 41 jusqu'à l'espace de décharge 42. Le gaz fuit de l'espace de décharge à haute pression 42 vers l'espace d'aspiration à basse pression 41 par le jeu A formé entre les surfaces d'extrémité de rotors 36AB, 36BB et la paroi latérale 2G. Le gaz qui fuit de l'espace de décharge 42 vers le jeu A est introduit dans la rainure arquée 50A ou la rainure centrale 50C et ensuite dans la rainure radiale 50B. Dans l'état de la figure 6 dans lequel une chambre de transfert 40 est formée côté rotor 36A de la sixième chambre de pompage 16, le gaz dans la rainure radiale 50B est introduit dans la chambre de transfert 40 comme le montre la flèche D. D'autre part, côté rotor 36B de la sixième chambre de pompage 16, la rainure radiale 50B ne communique pas encore avec une chambre de transfert 40 et par conséquent, une partie du gaz est introduite dans la chambre de transfert 40 côté rotor 36A et une autre partie du gaz est temporairement gardée dans la rainure radiale 50B, la rainure arquée 50A et la rainure centrale 50C côté rotor 36B, comme l'indique la flèche E. Lorsque les rotors 36A, 36B tournent de 30 degrés par rapport à l'état montré dans la figure 6 pour arriver à l'état montré dans la figure 7, une chambre de transfert 40 est formée côté rotor 36B, de sorte que la rainure radiale 50B communique avec la chambre de transfert 40 et une partie du gaz dans le jeu A est introduite dans la chambre de transfert 40. Lorsque les rotors 36A, 36B tournent encore de 30 degrés en partant de l'état montré dans la figure 7 pour arriver à l'état montré dans la figure 8, on empêche la communication entre la rainure radiale 50B côté rotor 36A et la chambre de transfert 40, il s'en suit que le gaz introduit à partir du jeu A dans la rainure radiale 50B retourne à l'espace de décharge 42. Le deuxième mode de réalisation de la présente invention offre les effets avantageux suivants en plus des effets avantageux (1), (3), (4), (5) offerts par le premier mode de réalisation. (8) Le fait de prévoir la rainure centrale 50C permet au gaz d'être introduit du centre de la sixième chambre de pompage 16 dans la chambre de transfert 40 sans avoir recours à la rainure de communication 55 selon le premier mode de réalisation. (9) Le fait de prévoir la rainure guide 50 procure un effet labyrinthe qui empêche le gaz de fuir du jeu A dans l'espace d'aspiration 41 lorsque la rainure guide 50 n'est pas en communication avec la chambre de transfert 40. Les modes de réalisation ci-dessus peuvent être modifiés comme suit : Le rotor 36 comprend trois lobes dans les modes 15 de réalisation ci-dessus, mais ce dernier peut comprendre cinq lobes comme montré aux figures 9 à 12. Dans ce cas, la rainure de communication 55 formée dans les lobes respectifs et la rainure guide 50 (ou la rainure arquée 50A ou la rainure radiale 50B) permettent également au gaz rentrant dans le jeu A de s'écouler dans la chambre de transfert 40. Le rotor peut avoir deux lobes comme le montre la figure 13 ou quatre lobes comme le montre la figure 14. Une pompe Roots à six étages est employée dans les modes de réalisation ci-dessus, mais la présente invention n'y est pas limitée. Une pompe à un seul étage ou toute pompe Roots multi-étages autre qu'une pompe à six étages peut être 30 employée. La présente invention est applicable à une pompe à vide et à une soufflante.

20 25 Dans les modes de réalisation ci-dessus, la rainure guide 50 est formée sous les axes des arbres rotatifs 8A, 8B côté espace de décharge 42 de la sixième chambre de pompage 16, mais on peut la former côté espace d'aspiration 41 de la sixième chambre de pompage 16. La forme en coupe transversale de la rainure guide 50 peut être rectangulaire, mais sans être limitée à cette forme. - Dans les modes de réalisation ci-dessus, la rainure de communication 55 est formée radialement au centre du lobe, mais elle peut être formée à n'importe quel endroit autre que le centre du lobe. Plusieurs rainures de communication peuvent être formées dans le lobe. La largeur et la profondeur de la rainure de communication 55 ne sont pas limitées à des dimensions spécifiques. La largeur et la profondeur de la rainure de communication 55 peuvent être formées de manière à s'agrandir vers l'axe de l'arbre rotatif. - La forme du rotor 36 n'est pas limitée à ce qui a été montré ou décrit dans les modes de réalisation ci-dessus. La courbure du lobe et la forme finale du lobe peuvent être déterminées selon le besoin et les formes de la rainure guide et de la rainure de communication peuvent être déterminées suivant la forme ou le profil du rotor. 25

Claims

REVENDICATIONS1. Machine à fluides de type Roots comportant : un carter (2) comprenant une paroi latérale (2G) ; une paire d'arbres rotatifs (8A, 8B) prévus dans le carter (2) ; une paire de rotors (31-36, 36A, 36B) l'un en prise avec l'autre et fixés à la paire d'arbres rotatifs (8A, 8B) de manière à s'étendre axialement, respectivement, le rotor comprenant une surface d'extrémité de rotor (36AB, 36BB), dans lequel un jeu (A) est formé entre la paroi latérale (2G) et la surface d'extrémité de rotor (36AB, 36BB) ; un espace d'aspiration (41) formé par le carter (2) et la paire de rotors (31-36, 36A, 36B) pour l'introduction d'un fluide ; un espace de décharge (42) formé par le carter (2) et la paire de rotors (31-36, 36A, 36B) pour décharger le fluide ; et une chambre de transfert (40) formée par le carter (2) et le rotor (31-36, 36A, 36B), la chambre de transfert (42) transférant un gaz introduit dans l'espace d'aspiration (41) vers l'espace de décharge (42) suivant la rotation de la paire de rotors (31-36, 36A, 36B), caractérisée en ce que le carter (2) comprend une rainure guide (50) formée dans la paroi latérale (2G) en vis-à-vis de la surface d'extrémité de rotor (36AB, 36BB), dans laquelle le gaz fuyant de l'espace de décharge (42) dans le jeu (A) est introduit dans la chambre de transfert (40) à travers la rainure guide (50).
2. Machine à fluides de type Roots selon la revendication 1, caractérisée en ce que la rainure guide(50) est formée de manière à communiquer avec la chambre de transfert (40).
3. Machine à fluides de type Roots selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que la rainure guide (50) est formée de sorte à empêcher la communication entre la rainure guide (50) et la chambre de transfert (40) avant que la chambre de transfert (40) ne communique avec l'espace de décharge (42).
4. Machine à fluides de type Roots selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le rotor (31-36, 36A, 36B) comprend une rainure de communication (55) qui est formée dans la surface d'extrémité (36AB, 36BB) du rotor et propre à communiquer avec la rainure guide (50).
5. Machine à fluides de type Roots selon la revendication 4, caractérisée en ce que la rainure de communication (55) est formée de manière à s'étendre radialement à partir de l'axe de l'arbre rotatif (8A, 8B).
6. Machine à fluides de type Roots selon les revendications 4 et 5, dans laquelle le rotor (31-36, 36A, 36B) comprend plusieurs lobes, caractérisée en ce que la rainure de communication (55) est formée au centre du lobe.
7. Machine à fluides de type Roots selon les revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la rainure guide (50) comporte : une rainure arquée (50A) formée le long d'une périphérie extérieure de l'arbre rotatif (8A, 8B) ; et une rainure radiale (50B) s'étendant de la périphérie extérieure de l'arbre rotatif (8A, 8B) et enliaison avec une extrémité de la rainure arquée (50A), la rainure radiale (50B) communiquant avec la chambre de transfert (40) suivant la rotation du rotor (36A, 36B).
8. Machine à fluides de type Roots selon la revendication 7, caractérisée en ce que la rainure guide (55) comprend en outre : une rainure centrale (50C) communiquant avec l'autre extrémité de la rainure arquée (50A) et s'étendant radialement à partir de la périphérie extérieure de l'arbre rotatif (8A, 8B) et en regard de la rainure radiale (50B), la longueur de la rainure centrale (50C) étant conçue pour que la totalité de la rainure centrale (50C) soit toujours en vis-à-vis de la surface d'extrémité (36AB, 36BB) du rotor (36A, 36B) lorsque ce dernier est en rotation.