BE1018907A3

BE1018907A3 - Compresseur a vis.

Info

Publication number: BE1018907A3
Application number: BE2007/0403A
Authority: BE
Inventors: Kohtaro Chiba; Hirotaka Kameya; Hideharu Tanaka
Original assignee: Hitachi Ind Equipment Sys
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2011-11-08
Also published as: JP5000962B2; JP2008082273A; US7862314B2; CN101153598A; US20080080997A1; CN100554694C

Abstract

Un compresseur à vis loge de manière rotative, à l'intérieur d'un carter 20 comprenant un office d'aspiration et un orifice de refoulement 3, une paire de rotors femelle et mâle 1,2 à l'état engrené et comprime du gaz dans l'état ou un liquide est mélangé en versant le liquide sur le gaz confiné dans une chambre de travail 8 formée par les deux rotors 1,2 et le carter 20. Il est prévu une partie évidée 10 sur la surface de paroi du carter 20 opposée à l'extrémité de refoulement des rotors. La chambre de travail 8 est mise en communication avec la partie évidée 10 immédiatement avant d'être isolée de l'orifice de refoulement 3 et cette communication est maintenue jusqu'à ce que le volume de la chambre de travail 8 devienne essentiellement zéro. Il est ainsi possible de contrôler l'augmentation de la consommation de puissance, des vibrations et du bruit du compresseur à vis.

Description

« Compresseur à vis »

Contexte de l’invention (1 ) Domaine de l’invention

La présente invention concerne un compresseur à vis et de manière plus spécifique un compresseur à vis pour comprimer du gaz dans l’état où du liquide est mélangé au gaz.

(2) Description de l’art apparenté

Un compresseur à vis général dans l’art apparenté sera expliqué en référence à la fig. 5 et à la fig. 6. La fig. 5 est une vue en coupe transversale d’une extrémité de refoulement dans l’état précédant immédiatement l’achèvement du refoulement d’un compresseur à vis général dans l’art apparenté. La fig. 6 est une vue en coupe transversale agrandie de l’extrémité de refoulement dans l’état au moment de l’achèvement du refoulement sur la fig. 5.

Dans le compresseur à vis, une paire composée d’un rotor femelle 1 et d’un rotor mâle 2 sont logés dans un alésage 21 d’un carter 20 indiqué par des traits interrompus pour tourner respectivement dans la direction indiquée par les marques de flèche et sont engrenés l’un dans l’autre comme représenté sur la fig. 5. A mesure que progresse la rotation des deux rotors 1 et 2, du gaz se trouvant dans une gorge fonctionnant comme une chambre de travail est comprimé et est délivré à une chambre de refoulement (non représentée) par un orifice de refoulement 3.

Dans la zone d’engrenage des deux rotors 1 et 2, une chambre de travail 7 et une chambre de travail 8 sont formées et comprennent respectivement un point de contact 4 et un point de contact 5, un point de contact 4 et un point de contact 6 à leurs deux extrémités.

Une chambre de travail 7 est formée en forme adéquate de gorge pendant que ces volumes sont agrandis en association avec la rotation des rotors 1 et 2. Cette chambre de travail 7 est mise en communication avec un orifice d’aspiration (non représenté) aux autres extrémités des rotors 1, 2.

L’autre chambre de travail 8 est formée en forme adéquate de gorge tout en diminuant graduellement de volume. Cette chambre de travail 8 devient un espace fermé par rapport à l’extérieur, à l’exception de l’orifice de refoulement 3, immédiatement avec l’achèvement du refoulement. Du liquide est versé dans la chambre de travail 8 pour refroidir le gaz au cours du processus de compression et obturer hermétiquement un jeu de la chambre de travail qui aurait pour résultat une fuite interne, et le gaz mélangé avec le liquide est comprimé dans la chambre de travail 8. Dans le cadre du processus de refoulement, étant donné que le gaz ayant une densité inférieure à celle du liquide est refoulé auparavant, la chambre de travail 8 est remplie de liquide immédiatement avant l’achèvement du refoulement, et le gaz est pratiquement exclus.

Quand les rotors 1, 2 continuent à tourner, la chambre de travail 8 se transforme en une chambre de travail fermée 9 parce qu’elle est isolée de l’orifice de refoulement 3 comme représenté sur la fig. 6. Même quand le volume de la chambre de travail fermée 9 est encore réduit après que les rotors 1, 2 ont continué à tourner, une sortie du liquide n’est pas prévue à l’intérieur. Par conséquent, non seulement la pression à l’intérieur de la chambre de travail fermée 9 est susceptible de s’élever rapidement et des vibrations et des bruits sont susceptibles d’être générés mais il y a aussi un risque d’endommagement des rotors et de raccourcissement de la durée de vie d’un palier.

C’est pourquoi la publication de la demande de brevet japonais examinée n° S62-358 (document de brevet 1 ) divulgue un autre compresseur. Ce compresseur à vis élimine le confinement du liquide et réduit le niveau des vibrations et du bruit en prévoyant une partie évidée sur une surface de paroi intérieure opposée à une extrémité d’un carter du côté refoulement des rotors, formant une zone de contour de la partie évidée sous une forme se conformant essentiellement à la forme d’un flanc précédent d’une gorge formant une chambre de travail fermée d’un rotor femelle quand la chambre de travail est isolée de l’orifice de refoulement pour former la chambre de travail fermée, et en faisant communiquer la chambre de travail fermée et la partie évidée après que la chambre de travail a été isolée de l’orifice de refoulement et s’est transformée en la chambre de travail fermée.

[Document de brevet 1] Brevet japonais examiné

Dans le compresseur à vis du document de brevet 1, la chambre de travail fermée et la partie évidée sont en communication l’une avec l’autre après que la chambre de travail a été isolée de l’orifice de refoulement et s’est transformée en la zone de travail fermée, sans tenir compte du fait qu’une pression intérieure de la chambre de travail devient très élevée immédiatement avant que la chambre de travail soit isolée de l’orifice de refoulement.

En effet, étant donné que le gaz ayant une densité qui est inférieure à celle du liquide est refoulé auparavant dans le processus de refoulement, la chambre de travail est remplie de liquide immédiatement avant d’être isolée de l’orifice de refoulement et par conséquent le gaz est pratiquement exclus. Par conséquent, étant donné que le liquide est refoulé par une région de communication extrêmement étroite entre l’orifice de refoulement ayant une aire réduite et la chambre de travail immédiatement avant que la chambre de travail soit isolée de l’orifice de refoulement, il devient évident que plusieurs problèmes sont suscités par la hausse soudaine de la pression intérieure de la chambre de travail, l’accroissement intermittent du couple pour entraîner les rotors, et l’augmentation de la consommation de puissance, des vibrations et dus bruit qui en résulte.

Ici, le compresseur à vis dans le document de brevet 1 a seulement été limité à un compresseur à vis où la chambre de travail fermée est formée parce que la chambre de travail est isolée de l'orifice de refoulement immédiatement avant l’achèvement du refoulement. Par conséquent, un tel compresseur à vis a un problème parce qu’il ne peut pas être appliqué au compresseur à vis où un volume de la chambre de travail devient essentiellement zéro au moment où la chambre de travail est isolée de l’orifice de refoulement.

Résumé de l’invention

Un objet de la présente invention est par conséquent de fournir un compresseur à vis pour contrôler l’augmentation de la consommation de puissance, des vibrations et du bruit.

Afin de réaliser l’objet décrit ci-dessus, la présente invention propose un compresseur à vis logeant de manière rotative une paire de rotors mâle et femelle à l’état engrené à l’intérieur d’un carter comprenant un orifice d’aspiration et un orifice de refoulement pour comprimer du gaz à l’état de mélange avec un liquide par versement du liquide sur le gaz confiné dans une chambre de travail formée par les deux rotors et le carter, dans lequel une partie évidée est formée sur une surface de paroi opposée à une extrémité du carter du côté refoulement des rotors, la chambre de travail est mise en communication avec la partie évidée immédiatement avant d’être isolée de l’orifice de refoulement, et la communication est maintenue jusqu’à ce qu’un volume de la chambre de travail devienne essentiellement zéro.

Des exemples plus préférables de la structure de la présente invention se présentent comme suit.

(1) La chambre de travail est isolée de l’orifice de refoulement avant qu’un volume de celle-ci devienne essentiellement zéro.

(2) Une zone qui est tout d’abord en contact avec un contour du rotor mâle en association avec la rotation des rotors le long du contour de la partie évidée est formée en une forme qui correspond à un flanc d’attaque du rotor mâle au moment où la chambre de travail est isolée de l’orifice de refoulement.

(3) Le volume de la chambre de travail devient essentiellement zéro au moment où la chambre de travail est isolée de l’orifice de refoulement.

(4) Une zone finale de refoulement de l’orifice de refoulement est fixée à un endroit où l’orifice de refoulement et la chambre de travail sont isolés l’un de l’autre dans une position avancée de l’angle de rotation, et la zone correspondant au flanc d’attaque du rotor mâle dans le contour de la partie évidée est fixée en fonction du flanc d’attaque du rotor mâle dans une position plus avancée.

Selon le compresseur à vis de la présente invention expliqué ici, un accroissement intermittent du couple peut être réduit en empêchant une surcompression d’un liquide jusqu’à ce qu’un volume de la chambre de travail devienne essentiellement zéro à partir du moment précédant immédiatement l’achèvement du refoulement du liquide. Par conséquent, il est possible de réaliser une économie d’énergie et une réduction des vibrations et du bruit.

Brève description des dessins

La fig. 1 est une vue en coupe transversale à l’extrémité de refoulement dans l’état précédant immédiatement l’achèvement du refoulement du compresseur à vis comme première forme de réalisation de la présente invention.

La fig. 2 est une vue en coupe transversale prise le long de A-Asurlafig. 1.

La fig. 3 est une vue en coupe transversale à l’extrémité de refoulement dans l’état où l’angle de rotation du compresseur à vis de la fig. est de 0 degré.

La fig. 4 est une vue en coupe transversale à l’extrémité de refoulement dans l’état précédant immédiatement l’achèvement du refoulement du compresseur à vis comme deuxième forme de réalisation de la présente invention.

La fig. 5 est une vue en coupe transversale à l’extrémité de refoulement dans l’état précédant immédiatement l’achèvement du refoulement d’un compresseur à vis général de l’art apparenté.

La fig. 6 est une vue en coupe transversale agrandie transversale à l’extrémité de refoulement dans l’état au moment de l’achèvement du refoulement sur la fig. 5.

Description détaillée des formes de réalisation préférées

Une pluralité de formes de réalisation préférées de la présente invention seront expliquées ci-dessous en référence aux dessins joints. Les numéros de référence similaires dans chacune des formes de réalisation et l’art apparenté désignent les éléments similaires dans les dessins.

(Première forme de réalisation)

Un compresseur à vis d’une première forme de réalisation de la présente invention sera expliqué en référence à la fig. 1 jusqu’à la fig. 3. La fig. 1 est une vue en coupe transversale de l’extrémité de refoulement dans l’état précédant immédiatement l’achèvement du refoulement du compresseur à vis dans la première forme de réalisation de la présente invention. La fig. 2 est une vue en coupe transversale prise le long de A-A sur la fig. 1. La fig. 3 est une vue en coupe transversale de l’extrémité de refoulement dans l’état où l’angle de rotation du compresseur à vis de la fig. est de 0 degré.

Le compresseur à vis de cette forme de réalisation est un compresseur à vis refroidi à l’huile en utilisant une huile ordinaire comme liquide à verser dans une chambre de travail. De plus, dans cette forme de réalisation, un état de la fig. 3 où une pointe de lobe du rotor mâle 2 est située sur une ligne connectant les centres des deux rotors 1, 2 est défini comme le degré zéro en termes d’angles de rotation du rotor femelle 1 et du rotor mâle 2, et les directions indiquées par les marques de flèche sur la fig. 1 et la fig. 3 sont définies comme les sens de rotation positifs. En outre, dans le cas du rotor mâle 2, un contour parmi ceux couplant les pointes et les bases d’un couple de flancs de lobe où la ligne de direction normale du flanc est dans le sens de rotation est défini par les termes de «flanc d’attaque». Dans le cas du rotor femelle 1, un contour où la ligne de direction normale du flanc est dans le sens inverse du sens de rotation est défini par les termes de « flanc d’attaque ».

Dans le compresseur à vis, une paire composée d’un rotor femelle et d’un rotor mâle sont logées à l’intérieur d’un alésage 21 d’un carter 20 indiqué par des traits interrompus pour tourner respectivement dans la direction indiquée par les marques de flèche et sont engrenés l’un dans l’autre comme représenté sur la fig. 1. A mesure que progresse la rotation des deux rotors 1 et 2, du gaz se trouvant dans une gorge fonctionnant comme une chambre de travail est comprimé et est refoulé vers une chambre de refoulement (non représentée) par un orifice de refoulement 3.

Dans l’état représenté sur la fig. 1, les deux rotors 1, 2 sont théoriquement en contact l’un avec l’autre aux trois endroits des points 4, 5 et 3 du côté refoulement. En général, les points de contact 4, 5 et 6 sont respectivement pourvus d’un petit jeu dans une mesure permettant de ne pas se solder par une grande fuite interne afin d’arriver à une rotation en douceur des deux rotors 1 et 2. Au niveau de la zone d’engrenage des deux rotors 1 et 2, la chambre de travail 7 et la chambre de travail 8 sont formées et comprennent le point de contact 4 et le point de contact 5, le point de contact 4 et le point de contact 6 à leurs deux extrémités.

Une chambre de travail 7 est formée en forme adéquate de gorge pendant que ces volumes sont agrandis en association avec la rotation des rotors 1 et 2. Cette chambre de travail 7 est mise en communication avec un orifice d’aspiration (non représenté) aux autres extrémités des rotors 1,2.

L’autre chambre de travail 8 est formée en forme adéquate de gorge dont le volume qui est graduellement réduit. L’huile est versée dans cette chambre de travail 8 afin de refroidir le gaz au cours du processus de compression et pour obturer le jeu de la chambre de travail qui est considéré comme une cause de fuite interne. Par conséquent, le gaz mélangé avec l’huile est comprimé dans la chambre de travail 8. Au cours du processus de refoulement, étant donné que le gaz ayant une densité inférieure à celle de l’huile est refoulé antérieurement, la chambre de travail 8 est remplie d’huile immédiatement avant l’achèvement du refoulement et le gaz est pratiquement exclus.

Une zone de refoulement finale 12 de l’orifice de refoulement 3 est fixée dans la zone sur la ligne reliant les centres des deux rotors 1, 2 ou dans la zone un peu plus bas que la ligne de liaison de la fig. 1. De plus, une partie évidée 10 est prévue sur la surface de paroi 13 du carter 20 opposée à l’extrémité de refoulement du rotor. Une zone du contour de la partie évidée 10 (à savoir une courbe reliant les points 6 et 11) est fixée en correspondance avec le flanc d’attaque du rotor mâle 2 à l’endroit correspondant à moins 10 degrés en termes d’angle de rotation du rotor mâle 2. Ce contour de l’autre partie évidée 10 est fixé en correspondance avec un arc ayant un diamètre qui est le diamètre de la base des lobes du rotor femelle 1, le flanc d’attaque du rotor femelle se trouvant à l’endroit correspondant à 60 degrés en termes d’angle de rotation du rotor femelle 1 et un arc ayant un diamètre qui est le diamètre de la pointe des lobes du rotor femelle 1. Par conséquent, la chambre de travail 8 est mise en communication en douceur avec la partie évidée 10 et une résistance à l’écoulement de l’huile à refouler peut être réduite.

La chambre de travail 8 est mise en communication avec la partie évidée 10 immédiatement avant d’être isolée de l’orifice de refoulement 3. En d’autres termes, la chambre de travail 8 est en communication avec l’orifice de refoulement 3 et la partie évidée 10 immédiatement avant l’achèvement du refoulement. La communication entre la chambre de travail 8 et la partie évidée 10 est maintenue jusqu’à ce que le volume de la chambre de travail 8 devienne essentiellement zéro.

Dans l’état représenté sur la fig. 2, l’orifice de refoulement 3 est en communication avec la chambre de travail 8, la chambre de travail 8 avec la partie évidée 10 et la partie évidée 10 avec le côté aspiration, respectivement.

Ensuite, le fonctionnement du compresseur à vis de cette forme de réalisation sera expliqué. Avec la rotation des deux rotors 1 et 2, la chambre de travail 8 aspire le gaz (air) de l’atmosphère et puis comprime le gaz en association avec une réduction de volume. L’huile est versée dans la chambre de travail 8 au stade initial du processus de compression. La chambre de travail 8 est ensuite mise en communication avec l’orifice de refoulement 3 pour refouler l’air comprimé. De plus, la chambre de travail 8 est mise en communication, immédiatement avant l’achèvement du refoulement, avec la partie évidée 10 via la ligne connectant les points 6 et 11 du contour de la partie évidée 10, tout en maintenant la communication avec l’orifice de refoulement 3. De plus, la chambre de travail 8 refoule le fluide à l’intérieur de celle-ci vers l’orifice de refoulement 3 et la partie évidée 10 en fonction de la réduction de son volume. Dans ce cas, étant donné que le fluide à l’intérieur de la chambre de travail 8 n’est pratiquement que de l’huile à cause de la raison expliquée dans la section sur l’art apparenté, il n’y a pratiquement pas d’air qui soit refoulé vers le côté aspiration par la partie évidée 10. Par conséquent, il n’y a pas d’accroissement de fuite interne due à la structure de cette forme de réalisation de la présente invention et l’efficacité de fonctionnement n’est pas susceptible d’être réduite.

La chambre de travail 8 est toujours en communication, dans le processus de réduction de son volume, avec au moins un quelconque de l’orifice de refoulement 3 et de la partie évidée 10 pour acquérir de manière stable une zone de refoulement d’huile. Par conséquent, il est possible d’empêcher une augmentation rapide de la résistance quand l’huile est refoulée. Par conséquent, étant donné que l’huile dans la chambre de travail 8 est refoulée vers le côté aspiration sans surcompression, il est possible d’empêcher un accroissement notable du couple d’entraînement des rotors dû à la surcompression de l’huile. En conséquence, il est possible non seulement de faire des économies d’énergie mais aussi d’empêcher une augmentation du niveau des vibrations et du bruit.

Ici, la première forme de réalisation de la présente invention a été expliquée subordonnée au fait que la partie évidée 10 est en communication avec le côté aspiration. Cependant, dans le cas où le volume de la partie évidée 10 est suffisamment plus grand que celui de la chambre de travail 8 immédiatement avant d’être isolée de l’orifice de refoulement 3, la communication de la partie évidée 10 avec le côté aspiration n’est pas toujours requise, quand la chambre de travail 8 est en communication avec la partie évidée 10.

De plus, la structure de cette première forme de réalisation peut aussi être appliquée au compresseur à vis où le volume de la chambre de travail devient essentiellement zéro au moment où la chambre de travail est isolée de l’orifice de refoulement.

(Deuxième forme de réalisation)

Ensuite, le compresseur à vis en tant que deuxième forme de réalisation de la présente invention sera expliqué en référence à la fig. 4. La fig. 4 est une vue en coupe transversale à l’extrémité de refoulement dans l’état précédant immédiatement l’achèvement du refoulement du compresseur à vis en tant que deuxième forme de réalisation de la présente invention. Étant donné que cette deuxième forme de réalisation est différente de la première forme de réalisation dans ce qui est expliqué ci-dessous mais est fondamentalement identique à la première forme de réalisation pour ce qui est du reste, une explication faisant double emploi est éliminée ici.

Dans cette deuxième forme de réalisation, la zone finale de refoulement 12 de l’orifice de refoulement 3 est fixée à l’endroit où l’orifice de refoulement est isolé de la chambre de travail 8, à un endroit correspondant à moins 10 degrés en termes d’angle de rotation du rotor mâle 2. De plus, une zone du contour de la partie évidée 10, à savoir une courbe reliant les points 6 et 11 est fixée en correspondance avec le flanc d’attaque du rotor mâle 2 à l’endroit correspondant à moins 20 degrés. Immédiatement avant l’achèvement du refoulement, l’orifice de refoulement 3 est mis en communication avec la chambre de travail 8, la chambre de travail avec la partie évidée 10 et la partie évidée 10 avec le côté aspiration, respectivement.

Selon la deuxième forme de réalisation, le temps requis pour la communication entre la chambre de travail 7 en communication avec le côté aspiration et l’orifice de refoulement 3 peut être davantage réduit, lors du processus de rotation des rotors 1, 2, que le temps requis dans la première forme de réalisation. Après que la chambre de travail 8 a été isolée de l’orifice de refoulement 3, l’huile restant dans la chambre de travail 8 est refoulée vers le côté aspiration par la partie évidée 10. Par conséquent, cela permet non seulement d’empêcher une surcompression de l’huile dans la chambre de travail 8 mais aussi de réduire la quantité d’air refoulé vers la chambre de travail 7 en communication avec le côté aspiration par l’orifice de refoulement 3. Par conséquent, il est possible d’améliorer l’efficacité de fonctionnement du compresseur à vis.

Claims

1. Compresseur à vis logeant de manière rotative une paire de rotors mâle et femelle à l’état engrené à l’intérieur d’un carter comprenant un orifice d’aspiration et un orifice de refoulement pour comprimer du gaz à l’état de mélange avec un liquide par versement du liquide sur le gaz confiné dans une chambre de travail formée par les deux rotors et le carter, dans lequel une partie évidée est formée sur une surface de paroi opposée à une extrémité du carter du côté refoulement des rotors, la chambre de travail est mise en communication avec la partie évidée immédiatement avant d’être isolée de l’orifice de refoulement, et la communication est maintenue jusqu’à ce qu’un volume de la chambre de travail devienne essentiellement zéro.

2. Compresseur à vis selon la revendication 1, dans lequel la chambre de travail est isolée de l’orifice de refoulement avant que le volume de la chambre de travail devienne essentiellement zéro ;

3. Compresseur à vis selon la revendication 1, dans lequel une zone qui est tout d’abord en contact avec un contour du rotor mâle en association avec la rotation des rotors le long du contour de la partie évidée est formée en une forme qui correspond à un flanc d’attaque du rotor mâle au moment où la chambre de travail est isolée de l’orifice de refoulement.

4. Compresseur à vis selon la revendication 1, dans lequel le volume de la chambre de travail devient essentiellement zéro au moment où la chambre de travail est isolée de l’orifice de refoulement.

5. Compresseur à vis selon la revendication 3, dans lequel une zone finale de refoulement de l’orifice de refoulement est fixée à un endroit où l’orifice de refoulement et la chambre de travail sont isolés l’un de l’autre dans une position moins d’un l’angle de rotation, et une zone correspondant au flanc d’attaque du rotor mâle dans le contour de la partie évidée est fixée en fonction du flanc d’attaque du rotor mâle dans la position moins de l’angle de rotation.