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Par rapport aux pompes à engrenages hélicoïdaux pour fluides non compressibles, les compresseurs à engrenages hélicoïdaux se distinguent par le fait que, dans ces derniers, le fluide enfermé dans l'intervalle compris entre les filets des rotors engrenés et le corps du compresseur est comprimé à une pression appropriée avant de passer dans le conduit de refoulement. En général, la chambre entre les filets est li- mitée sur le côté du refoulement par une cloison qui assure l'étanchéité avec l'extrémité des rotors, et entraine ain- si la compression du volume de fluide entre les filets.
Sur le côté de l'aspiration d'un compresseur à engrenages héli- coïdaux, les faces terminales des rotors peuvent rester ou- vertes, étant donné que les filets hélicoïdaux assurent la "Compresseur ou moteur à engrenages hélicoidaux"
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séparation entre le conduit d'aspiration et la chambre entre réduite les filets, cette chambre étant ensuite/au cours de la rota- tion consécutive des engrenages hélicoïdaux, jusqu'à ce qu'un orifice de refoulement soit démasqué et que le volume compri- mé puisse être refoulé.
L'agencement connu présente certains inconvé- nients qui proviennent principalement de la difficulté d'une disposition convenable de l'orifice de refoulement du fluide comprimé. Dans certains cas, cet orifice est pratiqué dans la cloison terminale même, la fermeture et l'ouverture ayant alors lieu par le fait que les extrémités des rotors hélicoï- daux masquent cet orifice dans certaines positions angulaires, avec un certain jeu nécessaire, et ouvrent au contraire cet orifice dans d'autres positions angulaires. Dans d'autres cas, l'orifice de refoulement est orienté radialement,c'est- à-dire qu'il est pratiqué dans les parties cylindriques du corps.
On utilise alors les arêtes des filets pour interrompre la communication périodique entre la chambre comprise entre les filets, et le conduit de refoulement. On peut également com- biner ces deux dispositifs.
Mais aucun de ces procédés n'est satisfaisant.
Le refoulement exclusivement radial n'est pas conseillable, étant donné qu'une certaine partie du volume compris entre les filets et la paroi, après le refoulement d'une autre par- tie du volume et la fermeture de l'orifice radial de refoule- ment par la rotation est enfermée par les extrémités des fi- lets. Il est donc nécessaire de ménager une sortie à ce volume résiduel, soit à l'aide d'un autre orifice de refoulement pra- tiqué dans la cloison, soit par des passages prévus dans les engrenages mêmes, ce qui entraîne des pertes.
Un/orifice de refoulement pratiqué dans la cloi- son terminale ne produit pas un résultat plus favorable. Cet
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orifice de refoulement doit être prévu en un point tel qu' on ne peut éviter la communication directe du conduit de refoulement avec des espaces entre filets à basse compres- sion, pendant la rotation continue des rotors, ni même la communication directe avec le conduit d'aspiration si la longueur des rotors n'est pas très considérable. Il en ré- sulte alors des pertes importantes, des bruits désagréables et des vibrations.
La présente invention concerne des compres- seurs à engrenages hélicoïdaux dans lesquels les rotors coopérant ensembles sont entourés d'un corps ou carter pré- sentant sur le côté à haute pression une cloison dans la- quelle est pratiqué un orifice de refoulement et avec la- quelle les aces terminales des rotors hélicoïdaux assurent l'étanchéité, et elle permet d'éviter les inconvénients pré- cités grâce au fait que de deux rotors coopérant ensemble l'un d'eux porte, à l'extrémité assurant l'étanchéité avec la cloison, un organe distributeur destiné à assurer à son tour la fermeture des intervalles entre les filets, cet or- gane présentant pour chaque rainure hélicoïdale au moins un orifice de distribution prévu à proximité d'un flanc des fi- lets de telle manière que, pendant certaines parties d'un tour de rotation,
les orifices de distribution soient en com- munication avec le conduit de refoulement pratiqué dans la cloison. L'organe présentant les orifices de distribution peut être prévu sur le rotor hélicoïdal présentant des flancs concaves, et les orifices de distribution doivent alors être disposés à proximité du flanc postérieur du filet, vu dans le sens de la rotation ( partie antérieure de la rainure hélicoïdale). Mais on peut également monter cet organe sur le rotor hélicoïdal présentant des flancs convexes et les orifices de distribution doivent alors être disposés à proxi-
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mité du flanc antérieur du filet, vu dans le sens de la rotation ( partie postérieure de la rainure hélicoïdale).
Le but de cet agencement est de permettre au fluide comprimé de sortir aussi librement que possible par le conduit de refoulement dans certaines positions angulaires des filets, tout en empêchant dans d'autres positions an- gulaires la sortie du fluide comprimé de la chambre comprise entre les filets.
L'invention élimine également une autre diffi- culté. Dans tous les compresseurs à engrenages hélicoïdaux, la compression de chaque volume entre filets a lieu séparé- ment, et chaque chambre entre filets est constituée par au moins deux parties, une rainure de l'un des rotors hélicoï- daux coopérant avec une rainure de l'autre rotor, ces deux parties étant reliées entre elles par un passage relative- ment étroit au point où les rotors engrènent l'un avec 1' au- tre. Bien entendu il est souhaitable que, dans certaines positions angulaires, le refoulement ne soit pas effectué seulement par l'une des rainures, étant donné que, dans ce cas, il doit se produire un passage de fluide, absorbant de la'puissance, à travers l'étroite fente de communication en- tre les deux parties.
Suivant l'invention, le conduit de refoulement, au - delà de l'organe distributeur, est donc conformé de fa- çon qu'il communique également avec les rainures du rotor démuni d'organe distributeur. Le compresseur à engrenages hélicoïdaux connu en soi, comportant un rotor central, de préférence muni de filets à flancs convexes, coopérant avec des rotors latéraux présentant dans ce cas des filets à flancs concaves, est particulièrement avantageux parce que chaque rainure effectue deux compressions à chaque tour de rotation, et double ainsi la capacité du compresseur. Mais
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cet agencement, et encore moins celui comportant un rotor central coopérant avec trois rotors latéraux ou plus, n'a trouvé aucune application pratique, parce que l'espace dis- ponible au refoulement est trop étroit.
Or, cette difficulté est éliminée grâce à l'agencement particulier suivant la pré- sente invention, même: lorsqu'il s'agit de compresseurs fonc- tionnant à un nombre élevé de tours-minute. Un autre avan- tage résultant de cet agencement consiste en ce qu'il de- vient possible de prévoir sur le rotor central un nombre im- pair de filets; de préférence un nombre de cinq, lorsque ce rotor central coopère avec deux rotors latéraux, ce qui fait que les compressions ont lieu successivement. En prévoyant sur le rotor central cinq filets, on obtient dix compressions à chaque tour de rotation. Le résultat consiste en un refou- lement plus uniforme.
Suivant l'invention, on peut également obtenir une augmentation de la puissance, pour un certain volume des vis, par augmentation du pas sans une augmentation de la longueur des filets, en utilisant même sur le côté à basse pression un distributeur correspondant à celui qui a été décrit pour le côté à haute pression. Dans les compresseurs à engrenages hélicoïdaux connus de cette catégorie, on a ob- tenu cette augmentation de la puissance en utilisant une cloison étanche même sur le côté à basse pression, le long d'une partie de la face terminale des filets, ce qui permet- tait d'augmenter le pas. Toutefois cette cloison présente l'inconvénient qu'un certain volume entre filets est enfer- mé de la manière précédemment décrite pour l'extrémité op- posée des filets.
Mais, tandis que ce volume diminue sur le côté du refoulement pendant la rotation des engrenages, on obtient un effet opposé sur le côté de l'aspiration. Le vide
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qui en résulte, et qui est suivi d'une aspiration brusque lorsque la chambre se remplit, n'est cependant pas souhai- table.
Suivant l'invention, on prévoit donc pour ce cas également un distributeur d'aspiration sur un des rotors hélicoïdaux coopérant ensembles.En ce point, on peut égale- ment prévoir, à côté du distributeur, une cloison présentant des rainures d'aspiration. On peut alors monter le distribu- teur sur le rotor désiré, et ce en coïncidance parfaite avec l'agencement sur le côté du refoulement, et symétriquement à cet agencement.
Mais il est plus simple de supprimer la cloi- son'. terminale, et de laisser le fluide remplir librement tous les espaces entre fïlets, à l'exception de celui ou de ceux qui sont masqués par le distributeur.
Suivant l'invention, et si le distributeur est monté sur le rotor présentant des filets à flancs convexes, ce distributeur reçoit au moins un orifice pour chaque rai- nure hélicoïdale, les orifices étant alors prévus à proximi- té des flancs des filets antérieurs, vus dans le sens de la rotation ( c'est-à-dire dans la partie postérieure de la rai- nure.)
L'invention sera décrite en détail ci-après dans son application à un compresseur. Mais il est évident qu'on peut également l'appliquer aux moteurs à engrenages hélicoïdaux, fonctionnant avec fluide pouvant se détendre, introduit dans le moteur sous une certaine pression d'admis- smon, le sens de circulation du fluide et de rotation du mo- teur étant alors opposé au sens de circulation et de rotation dans un compresseur à engrenages hélicoïdaux.
A
Un mode de réalisation de l'objet de l'inven- tion est représenté sur le dessin annexé à titre d'exemple.
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La figure 1 est une vue en coupe longitudinale.
La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1, les rotors hélicoïdaux étant supposés enlevés.
Les figures 3 et 4 sont des vues à plus grande échelle, dans deux positions différentes, des filets hélicoï- daux sur le côté du refoulement.
La figure 5 est une vue en bout des rotors héli- coïdaux, également à plus grande échelle, prise dans le plan B-B de la figure 1.
La figure 6 est une vue d'un deuxième mode de réa- lisation, à la même échelle que celle des figures précédentes.
Sur la figure 1 du dessin, 1 désigne un rotor hé- licoïdal muni de cinq filets à gauche et prolongé par un mane- ton d'entraînement 2. En 3 et 4 sont indiqués deux rotors hé- licoïdaux munis de quatre filets à droite, et engrenant avec le rotor 1. Dans un corps 5 sont pratiqués des alésages cy- lindriques qui épousent le pourtour des rotors avec le jeu nécessaire. Sur le corps 5 sont fixés par des boulons 19 deux plateaux latéraux 6 et 7. En 8, 9, 10 et 11 sont prévus des roulements à billes qui portent les fusées des rotors 1, 3 et 4. Sur les fusées d'une extrémité des rotors sont fixés des pignons dentés 12,13 par des écrous 14,15. Les plateaux latéraux 6 et 7 portent sur la face extérieure des couvercles de protection 16, 17. Le couvercle 16 est muni d'un joint d'étanchéité 18 qui s' adapte au maneton d'entraînement 2.
Les roulements 8 et 9 sont bloqués axialement par des joncs de verrouillage 20, et les fusées des rotors sont accouplées à ces roulements par des écrous 21, 22. Il résulte de cet agencement que les rotors hélicoïdaux ne peu- vent pas se déplacer dans le sens axial.
A une extrémité de la partie filetée des rotors 3 et 4 sont prévus des distributeurs 23, 24 qui se présentent
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sous la forme de disques. Les rotors hélicoïdaux 3 et 4 sont maintenus dans une position telle qu'un jeu négligea- ble soit ménagé entre la cloison 6 et les disques distribu- teurs. Chaque disque distributeur est percé de quatre ori- fices 25 tels qu'indiqués sur les figures 3 et 4. Dans la cloison latérale 6 sont prévues deux rainures 26 que montrent les figures 2 à 4. De ces rainures partent deux canaux de re- foulement 27 aboutissant à des raccords filetés qui sont en pointillé sur la figure 2.
A l'extrémité opposée du rotor hélicoïdal 1 est fixé un disque distributeur 28 de telle manière que sa face intérieure s'adapte pendant la rotation avec un jeu négli- geable à la face terminale des rotors 3 et 4. Le disque dis- tributeur 28 présente cinq orifices 29, disposés de la ma- nière indiquée sur la figure 5. Ce disque distributeur 28 n'est pas appliqué d'une manière étanche contre le plateau 7.
En cet endroit est au contraire ménagé un espace libre 30 qui communique avec l'air extérieur par un certain nombre de canaux 31.
Le fonctionnement est le suivant :
Lorsque le maneton d'entraînement 2 est lui-même entraîné en rotation par un moteur extérieur, dans le sens de la flèche, les rotors hélicoïdaux 3 et 4 sont entraînés en rotation dans le sens opposé, par l'intermédiaire des pi- gnons dentés 12 et 13.
Le rotor central 1 est muni de cinq filets à flancs convexes, de section épicycloïdale, tandis que les rotors latéraux 3 et 4 présentent chacun quatre filets à flancs concaves, également desection épicycloïdale. Le rap- port de transmission entre les pignons dentés 12 et 13 est de 5 : 4. Leurs dents sont de préférence hélicoïdales, et leur pas est le même que celui des filets à proximité du fond du rotor d'entraînement. Les filets sont constitués de
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telle manière qu'ils coopèrent les uns avec les autres avec un jeu négligeable pendant la rotation, et les pignons sont calés de telle manière que les frottements soient évités entre les filets des rotors.
Pendant la rotation des rotors, l'air ou un autre gaz est aspiré de l'extérieur dans la chambre 30, par les orifices 31. De préférence, on peut également ménager des orifices d'entrée latéraux pour les filets atteignant cer- taines positions angulaires. Les espaces entre les filets, qui communiquent avec la chambre 30, sont alors remplis d'air.
Au cours de la rotation des rotors, ces espaces sont succes- sivement fermés par le disque distributeur 28. Un espace de ce genre, qui est constitué par un filet du rotor d'entraîne- ment, et un filet sur l'un des rotors latéraux et communi- quant avec le premier, est clos au cours de la rotation,en- tre les filets, le corps 5, la cloison latérale 6 et les disques distributeurs 23, 24. Cet espace entre filets est également réduit pendant la rotation des rotors, jusqu'à ce que les orifices 25 le fassent communiquer dans une certaine position angulaire avec les rainures 26 et les canaux de re- foulement 27, après quoi le gaz comprimé est refoulé.
Les détails du fonctionnement ressortent des figs. 3 à 5.
La fig.3 indique la position des filets héli- coïdaux des rotors sur le côté du refoulement immédiatement après la fermeture de l'espace entre filets sur le côté de l'aspiration. Une rainure hélicoïdale indiquée en 33 de la figure 3, communique sur le côté de l'aspiration du compres- seur avec une rainure 34 du rotor latéral 3.
La figure 5 montre l'autre extrémité des rotors hélicoïdaux, qui occupent la même position angulaire que sur la fig.3.
Dans cette position, les deux rainures hélicoï-
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dales 33 et 34 sont reliées entre elles par l'ouverture entre filets indiquée en 35 de la figure 3. Le disque distributeur 28 du rotor entraîneur 1 ferme cette ouverture sur le côté de l'aspiration, ce qui entraîne également la fermeture de l'es- pace entre filets.
Au cours de la rotation consécutive, les deux rainures hélicoïdales 33 et 34 atteignent les positions 36 et 37. Il en résulte que le volume est réduit et que le fluide est comprimé. En continuant leur mouvement de rotation, les rainures hélicoïdales occupent finalement la position 39 in- diquée sur la figure 3.
Lorsque la compression a atteint le point établi par les positions 40 et 41, les rainures hélicoïdales entrent en communication avec le conduit de refoulement, c'est-à-dire que la compression est terminée et que le refoulement commence.
La rainure 41 communique alors avec la branche 26 de la rai- nure par l'orifice 25 du disque distributeur 24. Simultané- ment, une communication directe est établie entre la rainure 40 du rotor 1 et l'autre branche de la rainure 26. Cette rainure, d'une conformation prédéterminée, communique avec le disque distributeur 24 par une de ses branches et directement avec la face terminale du rotor entraîneur par l'autre branche.
Le but de cet agencement est d'assurer la communication simul- tanée des rainures du rotor latéral et du rotor central avec le conduit de refoulement, ceci pour ne pas obliger le gaz com- primé de passer d'une rainure dans l'autre à travers l'étroite fente entre les rotors. Pendant la rotation continue des ro- tors, la communication de l'espace entre filets avec.les deux branches de la rainure 26 est maintenue jusqu'en un point un peu avant la position indiquée dans la partie inférieure de la fig. 4. D'autre part, il existe une communication entre l'es- pace clos, indiqué en 42, et l'orifice 25, lorsque cet orifice quitte la rainure 26. L'espace 42, qui communique en permanence
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avec l'orifice 25, une fois que celui-ci a quitté la rainure 26, est tellement réduit qu'on peut le négliger.
Des disques distributeurs 23 et 24 sont nécessai- res pour empêcher le fluide de passer directement de la rainure de refoulement 26 dans le conduit d'aspiration. Ceci est repré- senté dans la partie inférieure de la fig.4. La fente 43,en forme de croissant, qui commence à se former entre deux flancs de filet, marque en effet le début d'un espace entre filets qui s'élargit en direction du côté de l'aspiration. Si aucun disque distributeur n'était prévu, cette fente communiquerait directement avec la rainure de refoulement 26, et il en résul- terait un retour de courte durée, mais violent, du gaz comprimé.
Le but du disque distributeur 28 prévu sur le côté de l'aspiration est le même. Mais ce disque n'est pas né- cessaire sur des rotors d'une longueur telle que le côté de l'aspiration soit fermé par les filets hélicoïdaux eux-mêmes, lorsque ceux-ci atteignent sur le côté du refoulement la posi- tion indiquée en 33 et 34. En effet, l'ouverture 35 disparaît si on donne aux rotors une longueur suffisante. Dr, étant donné que le volume aspiré ne subit qu'une augmentation extrêmement faible par le prolongement des rotors, on réalise un gain plus important, pour un certain volume entre filets, en réduisant la longueur des rotors et en fermant le côté de l'aspiration.
A cet effet, il est jusqu'ici usuel d'agencer le plateau latéral 7 de telle manière que l'extrémité du côté de l'aspiration soit masquée en cet endroit. Mais la surface à masquer est précisément la partie en forme de lentille de la face terminale qui correspond au point d'engrènement des filets hélicoïdaux. Or, s'est justement en cet endroit que se forme un espace clos entre les filets et le plateau latéral assurant l'étanchéité avec ces filets, espace qui, partant d'une valeur négligeable pendant la rotatioh, atteint finalement le volume indiqué en 44 de la figure 5. En ce. point, il doit se former
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un vide qui se remplit brusquement lorsque l'espace atteint sa valeur maximum, et lorsque cet espace s'ouvre en direction du conduit d'aspiration, de la manière indiquée sur la fig.5.
Le seul moyen pour s'y opposer consiste à,prévoir un orifice d'admission permettant au gaz de remplir continuellement cet espace pour éviter la formation d'un vide, et à adopter un agencement tel que l'espace hélicoïdal soit séparé du conduit d'aspiration sur le côté opposé du filet du rotor à flancs convexes. Ainsi que l'indique la fig.5, les orifices 29 ména- gent une entrée suffisante pour l'espace 44 dans lequel se produirait un vide dans d'autres conditions, tandis que l'ou- verture 35 est eu même temps fermée vers le conduit d'aspira- tion. Le fonctionnement est donc similaire à celui qui a été décrit précédemment pour le côté de l'aspiration, où les ori- fices 25 permettent au gaz comprimé de sortir de l'espace 45 (fig.3), mais assurent l'obturation de l'espace entre filets 46.
Sur le côté du refoulement, il est possible de ne prévoir qu'un disque distributeur sur le rotor muni de filets à flancs convexes, de la manière indiquée sur la figure 6. Ce rotor doit alors présenter des orifices de refoulement 47 à proximité de la face antérieure des filets à flancs convexes.
Mais on peut voir qu'il en résulte un orifice de refoulement 47 de faible section, et d'une forme non avantageuse. Il est donc préférable de prévoir des organes distributeurs sur les rotors munis de filets hélicoïdaux à flancs concaves.
Le mode de réalisation décrit comporte un rotor central portant des filets à flancs convexes, coopérant avec deux rotors latéraux portant des filets à flancs concaves.
L'agencement est le même si on choisit la combinaison. connue d'un rotor de l'un de ces types avec un seul rotor de l'autre
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type, ou si on choisit un rotor central de l'un des deux types, coopérant avec au moins trois rotors latéraux. Mais le mode de réalisation précédemment décrit présente des avantages particuliers, tels qu'ils ont été indiquée. Le choix de trois rotors latéraux au plus n'est indiqué que pour une. compression extrêmement faible, étant donné que, dans ce cas, l'angle de rotation des rotors devient trop petit pendant chaque course de compression, pour permettre l'obtention d'une compression appréciable et d'une durée de refoulement suffisante.
Il y a lieu d'ajouter qu'il est très important de choisir pour le rotor central un nombre impair de filets hélicoïdaux, pour obtenir un refoulement alternatif à travers les deux conduits de refoulement, et un débit plus uniforme.
Grâce à l'utilisation d'organes distributeurs sur le côté du refoulement, et grâce à la forme particulière de l'orifice de refoulement, on obtient une vitesse modérée d'écoulement ou refoulement.
Dans la description qui précède, il a été supposé qu'il s'agit d'un compresseur. Bien entendu, lorsqu'il s'agit d'un moteur actionné par un fluide compressible et comprimé les détails de l'agencement ainsi que le fonctionnement res- tent les mêmes.
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