Brevet FR2079154A1 — publié le 19711112

L'invention est relative à un compresseur a piston rotatif constitué par un carter à cavités cylindriques s'entrecroisant qui, avec les parois de fermeture, forment un coopartiment de travail. A l'intérieur de ce compartiment de travail sont disposés des rotors qui présentent des nervures hélicoïdales et des rainures situées entre celles-ci, à l'aide desquelles le compresseur à piston rotatif refoule en direction axiale et, pour équilibrer la poussée axiale, provenant du courant mis en circulation, des rotors hélicoïdaux, il est prévu sur une paroi de fermeture un dispositif d'équilibrage de la poussée axiale et ceci en particulier lorsque le fluide mis en oeuvre est soluble dans l'huile. Dans les compresseurs à piston rotatif, de modes de construction connus, il se produit au cours du processus de compression des forces axiales qui s'exercent sur les paliers à billes et des forces radiales qui s'exercent sur les paliers glissants hydrodynamiques. Pour équilibrer la poussée axiale des rotors hélicoïdaux, on a déjà proposé, en particulier pour des pompes, des disques équilibreurs de pression ou des contre-hélices disposés du côté de refoulement. Pour les machines d'installations frigorifiques qui utilisent un fluide soluble dans une forte proportion, dans l'huile, les simples disques équilibreurs de pression ou les contre-hélices sont insuffisants, car ils n'assurent pas une é tanchéité suffisante contre les fuites qui se produisent sous l'effet de la pression du liquide mis en circulation. Pour ces machines, on connaît des pistons équilibreurs de poussée axiale, qui sont fermement fixés sur un appendice en forme d'arbre du rotor principal, sur lequel agissent les forces axiales les plus fortes.Les pistons équilibreurs de poussée axiale, qui tournent avec les rotors, sont soumis à l'action de l'huile sous pression de manière à agir en sens contraire des forces axiales s'exerçant sur les paliers à billes Les pistais equilffireurs de poussée axiale tournent directement contre le carter ou dans des douilles de piston fixées et conformées entre le carter et le piston équilibreur de poussée axiale. Les centres du piston et de la douille du piston sont décalés radialement l'un par rapport à l'autre, par suite de la nécessité de laisser un certain jeu dans les paliers glissants hydrodynamiques. Afin d'éviter tout entrainement relatif, en charge, entre le piston équilibreur de poussée axiale etladalille depiston,ilestné- cessaire de laisser entre eux un certain jeu .axial correspoant qui doit être au moins égal au jeu du palier glissant hydrodynami- que. Ce jeu entre le piston et la douille de piston entraîne un passage d'huile considérable le long du piston équilibreur de poussée axiale. A ce passage considérable d'huile le long du piston équilibreur de poussée axiale est lié, ce qui constitue un autre inconve- nient, le gros débit, entraîné par la chute de pression de part et d'autre du piston, de fluide vaporisé et précédemment dissous dans l'huile. Le fluide transformé en vapeur est à son tour entraîné, du côté d'aspiration, avec l'huile du compresseur et entrain, par suite du courant volumique supplémentaire, une détérioration du rendement volumétrique du compresseur. L'invention a pour but de réaliser un piston équilibreur de poussée axiale qui permette d'empêcher la diminution du rendement qui se produit avec les fluides frigorifiques solubles dans l'huile. Conformément à l'invention, il est proposé de disposer sur des compresseurs à piston rotatif du genre précité un piston équilibreur de poussée axialeàtrèsfaible jeu,inférieur à celui du palier glissant hydrodynamique, qui équilibre automatiquement les déplacements excentriques des rotors conjointement avec une douille flottante ou fixe. Le piston équilibreur de poussée axiale, qui peut être disposé d'une manière fixe, tourne avec le rotor et, par conséquent, tourne par rapport à la douille flottante qui, à son tour, est montée et glisse à l'intérieur du carter. Le piston é quilibreur de poussée axiale peut encore être constitué par une pièce fixe et par une pièce flottante. La pièce flottante se déplace par rapport à une douille fixe.En vue de l'équilibrage de la poussée axiale, devant le piston équilibreur de poussée axiale fixe ou devant les pièces fixe et flottante du piston équilibreur de poussée axiale, il est prévu un espace de compression en soi connu, et entre le carter et la douille flottante ou entre la partie fixe du piston et sa partie flottante, il est prévu un espace d'équilibrage, lesquels espaces de compression et d'Xquilibra- ge peuvent être mis en communication. L'espace de compression est en communication en outre avec une surface de la douille flottante ou avec une surface de la pièce flottante du piston.La surface de la douille flottante et. la surface de la pièce flottante du piston sont dimensionnées de telle manière que la pression qui agit axia lement sur ces surfaces, qui se produit sous l'action de la pression d'huile régnant à l'intérieur de l'espace de compression, assure une poussée d'application et l'étanchéité sur une surface située entre la douille flottante et une bague du palier à billes ou entre la pièce flottante du piston et la pièce fixe du piston. La grandeur de l'espace d'équilibrage, tout au moins la grandeur du jeu du palier glissant hydrodynamique, est telle que les déplacements excentriques des rotors se trouvent équilibrés. Pour maintenir ces valeurs à l'intérieur de l'espace d'équilibrage, à l'intérieur du carter qui lui sert de palier est montée et immobilisée une douille flottante et la pièce flottante du piston est immobilisée par une rondelle rigidement liée à la pièce fixe du piston. Le jeu entre le piston équilibreur de poussée axiale et la douille est maintenu à une très faible valeur, ce qui entraîne un faible passage d'huile. En cas de déplacement radial du rotor sous l'action du jeu du palier glissant hydrodynamique, en plus du piston équilibreur de poussée axiale, se déplace également la douille flottante ou la pièce flottante du piston. Après son déplacement radial la douille flottante demeure au repos tandis que la pièce flottante du piston effectue encore un mouvement de rotation, mais il ne se produit plus de déplacement entre la douille flottante et la bague du palier de roulement ou entre la pièce flottante du piston et sa pièce fixe. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide d'exemples illustratifs mais nullement limitatifs de réalisation, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un mode de réalisation de compresseur à dispositif équilibreur de poussée axiale et à douille flottante, et - la figure 2 est une coupe longitudinale du même compresseur à dispositif équilibreur de poussée axiale et à pièce de piston flottante. Le dispositif équilibreur de poussée axiale représenté sur les figures 1 et 2 est disposé sur une paroi d'extrémité du compresseur à piston rotatif à l'intérieur du carter 1. Au voisinage immédiat de la paroi d'extrémité, est disposé un palier glissant hydrodynamique 3, qui absorbe les forces radiales transmises par l'arbre 4 du rotor. Pour absorber les forces axiales qui prennent naissance au cours du processus de compression, à l'extrémité de l'arbre 4 du rotor est disposé un palier à billes 5 qui est guidé dans une bague 6 de palier à billes. L'étanchéité de cette bague 6 de palier à billes est assurée par rapport au carter 1 par un joint 7. Pour diminuer les forces axiales agissant sur le palier à billes 5, le dispositif équilibreur de poussée axiale 2 est cons titué par un piston équilibreur de poussée axiale 8, qui est fixé sur l'arbre 4 du rotor et s'applique contre un épaulement de l'arbre 4 du rotor et contre le palier à billes 5, moyennant quoi les forces d'bquilibrage sont transmises directement sur le palier à billes 5. Devant le piston équilibreur de poussée axiale 8 est disposé, d'un côté,un espace de compression 9 et, de l'autre côté, un espace dénué de toute pression 10. L'espace de compression 9 est en communication avec un conduit 11. Le fluide hydraulique, de l'huile, est amené, à travers le conduit 11, par un dispositif qui n'a pas été représenté sur la figure. Dans le dispositif de la figure 1, le fluide est évacué à travers le jeu 12 situé entre la douille flottante 13 et le piston équilibreur de poussée axiale 8. Le jeu 12 est maintenu à une valeur inférieure à celle du jeu existant dans le palier glissant hydrodynamique 3, obtenu par la disposition de la douille flottante 13, qui est montée à l'intérieur du carter 1 qui lui sert de palier. L'espace de compression 9 est en communication avec une surface 14 de la douille flottante 13 et avec un espace d'équilibrage 15 en direction radiale.La surface 14 de la douille flottante 13 est dimensionnée de telle manière que, par rapport à la pression régnant à l'intérieur de l'espace de compression 9, la douille flottante soit poussée axialement contre la bague 6 du palier à billes et qu'on obtienne ainsi une étanchéité, le long de la surface 21, entre la douille flottante 13 et la bague 6 du palier à billes. La grandeur de l'espace d'équilibrage 15, au contraire, est dimensionnée de telle manière que la douille flottante soit poussée en direction radiale contre le piston équilibreur de poussée axiale 8; toutefois uniquement dans la mesure nécessaire pour qu'un certain jeu 12 prenne naissance entre la douille flottante 13 et le piston équilibreur de poussée axiale 8, qui soit inférieur au jeu du palier glissant hydrodynamique 3. Dans le dispositif de la figure 2, le fluide, de l'huile, est évacué à travers le jeu 12 entre la douille fixe 16 et la pièce flottante 17 du piston. La piece flottante 17 du piston est arrêtée par une rondelle 18. Cette rondelle 18 est munie d'ouvertures de passage, de maniere qu'il se produise une communication de l'espace de compression 9 avec une surface 20 de la pièce flottante 17 du piston. Le dimensionnement de ces ouvertures de passage 19 et de la surface 20 est suffisamment grand pour que, par rapport à la pression régnant à l'intérieur de l'espace de compression 9, la pièce flottante 17 du piston soit poussée contre le piston équilibreur de poussée axiale 8 fixe, et assure ainsi l'étanchéité entre la pièce flottante 17 du piston et le piston équilibreur de poussée axiale 8.Dans ce mode de réalisation, il se produit le jeu 12, partant de l'espace d'équilibrage 15, sous l'action de la poussée radiale de la pièce flottante 17 du piston contre la douille fixe 16. Dans ces conditions, le jeu 12 entre le piston équilibreur de poussée axiale 8 et la douille 13, 16 est maintenu à une valeur très faible, inférieure à celle du jeu du palier glissant hydrodynamique 3,' ce qui entraîne un faible passage d'huile. Au cours du déplacement radial de l'arbre 4 du rotor, en raison du jeu du palier glissant hydrodynamique 3, en plus du piston équilibreur de poussée axiale 8, la douille flottante 13 ou la pièce flottante 17 du piston, se déplace également. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Compresseur à piston rotatif constitué par un carter à cavités cylindriques s'entrecroisant, qui, avec les parois de fermeture,forment un compartiment de travail, à l'intérieur duquel sont disposés des rotors qui présentent des nervures hélicoïda- les et des rainures situées entre celles-ci, à l'aide desquelles le compresseur à piston rotatif refoule en direction axiale, et dans lequel compresseur, pour équilibrer la poussée axiale provenant du courant mis en circulation des rotors hélicoïdaux, il est prévu, sur une paroi de fermeture, un dispositif d'équilibrage de la poussée axiale, ceci en particulier lorsque le fluide mis en oeuvre est soluble dans l'huile, lequel dispositif équilibreur de poussée axiale est caractérisé en ce qu'il est prévu un piston équilibreur de poussée axiale (8) à très faible jeu (12), inférieur à celui du palier glissant hydrodynamique (3), qui équilibre aitomatiquement les déplacements excentriques des rotors conjointement avec une douille flottante (13) ou fixe (16) et qui est constitué par une pièce fixe (8) de piston ou par une piece fixe (8) et une pièce flottante (17) de piston qui se déplace par rapport à la douille flottante (13) ou fixe (16). 2 - Dispositif équilibreur de poussée axiale selon la revendication 1, caractérisé en ce quespour l'équilibrage de la poussée axiale devant le piston équilibreur de poussée axiale fixe (8) ou devant les pièces fixe (8) et flottante (17) du piston équilibreur de poussée axiale, il est prévu un espace de compression (9) et qu'entre le carter (1) et la douille flottante (13) ou entre la pièce fixe (8) du piston et la pièce flottante (17) du piston, il est prévu un espace d'équilibrage (15), lesquels espaces (9, 15) peuvent être mis en communication, l'espace de compression (9) pouvant être mis en communication avec une surface (14) de la douille flottante (13) ou avec une surface (20) de la pièce flottante (17) du piston, la surface (14) de la douille flottante (13) et là surface (20) de la pièce flottante (17) du piston étant dimensionnées de telle maniere que la pression qui agit axialement sur ces surfaces, qui se produit sous l'action de la pression d'huile régnant à l'intérieur de l'espace de compression (9), assure une poussée d'application et l'étanchéité sur une surface (21) située entre la douille flottante (13) et une bague (16) du palier à billes ou sur une surface (22) située entre la pièce flottante (17) du piston et la pièce fixe (8) du piston. 3 - Dispositif équilibreur de poussée axiale selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'espace d'équilibrage (15), tout au moins la grandeur du jeu du palier glissant hydrodynami que (3), est telle que les déplacements excentriques des rotors se trouvent équilibrés. 4 - Dispositif équilibreur de poussée axiale selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la douille flottante (13) est montée à l'intérieur du carter (1) qui lui sert de palier. 5 - Dispositif équilibreur de poussée axiale selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la pièce flottante (17) du piston est immobilisée par une rondelle (18) qui est rigidement liée à la pièce fixe (8) du piston.