Brevet FR2136916A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne les dispositifs pour la compression des fluides compressibles ou pour la conversion de l'énergie d'un fluide comprimé en énergie mécanique, et plus particulièrement les machines à vis formant rotor pour fluides compressibles. On contact déjà une machine à rotor à vis comportant un corps dans lequel sont montés des rotors à vis menant et mené coopérant entre eux et avec le corps. Le profil du flanc de la tête de dent sur le rotor mené, suivant sa section transversale, est formé par un arc de cercle dont le centre est disposé sur le pourtour de ce rotor mené. Le profil du pied de dent sur le rotor menant est conjugué de celui de la tête de dent du rotor mené. La compression du fluide dans la machine- s'opère par réduction du volume d'enceintes isolées de la tubulure d'aspiration. Ces enceintes sont formées par les surfaces des rotors menant et mené, et par la surface du corps qui se présente sous forme de la surface de deux cylindres droits s'entrecoupant et à axes parallèles. Pour rendre étanches les enceintes considérées pendant la période de compression du fluide, il est indispensable que les surfaces des rotors soient en contact entre elles, de même qu'avec la surface du corps. La ligne de contact commun qui est engendrée par la jonction des lignes de contact des rotors entre eux et des rotors avec ie corps, doit être continue. L'inconvénient de la machine à rotors connue réside dans le fait qu'il y a rupture de cette ligne de contact commun par suite des écarts d'engrènement des dentures des rotors, par rapport à l'engrenage épicycloidal d'un point, par la présence de têtes sur les dents du rotor mené, ce qui provoque la formation d'une canalisation volumique, qu'on appellera l'interstice triangulaire", qui pendant la période de compression du fluide fait communiquer les enceintes des rotors entre elles, ainsi qu'avec la tubulure d'échappement ou de refoulement de la machine. La présence d'un tel interstice triangulaire provoque un défaut d'étanchéité axial de la machine à rotors à vis qui est sensiblement accru, en comparaison au cas hypothétique suivant lequel le flanc de la tête de dent du rotor mené est formé par un secteur de courbe radiale. Le deuxième inconvénient de la machine à vis connue réside dans l'absence d'un rapport de transmission permanent, ce qui provoque l'accroissement des jeux entre les profils réels des dents. Dans la machine à vis connue, il y a, en outre, une cassure du profil de la denture du rotor menant sur la circonférence primi tive, ce qui engendre des difficultés technologiques au cours de la fabrication de la partie en hélice du rotor, surtout en présence d'une forte inclinaison des dents. Les inconvénients mentionnés affectent les indices énergétiques ainsi que la fiabilité de la machine. Le but de la présente invention consiste à mettre au point une machine à rotors à vis, dans laquelle le profil du flanc de la tête de dent du rotor mené permettrait de réduire l'interstice triangulaire, et qui assurerait un rapport de transmission permanent avec amélioration des possibilités technologiques de fabrication de la partie en hélice du rotor menant. Le but proposé est atteint par le fait que dans la machine à rotors à vis pour fluides compressibles, conformément à l'invention, le profil du flanc de la saillie de chaque dent du rotor mené est constitué par un secteur d'épicyclolde en jonction avec un secteur d'épicycloide allongé, ladite première épicycloide étant formée par roulement d'une circonférence génératrice, dont le rayon est supérieur à la moitié de la saillie de dent du rotor mené, mais inférieur à la moitié du rayon de la circonférence primitive du rotor menant, sur la circonférence primitive du rotor mené, tandis que l'épicycloide allongée est formée au cours du roulement d'une circonférence génératrice sur le côté interne de la circonférence primitive du rotor mené par un point disposé hors de la circonférence génératrice dont le rayon est supérieur à zéro, mais inférieur au rayon de la circonférence primitive du rotor mené. Dans l'exposé qui suit, l'invention est expliquée par la description d'un exemple d'exécution avec référence au dessin annexé, sur lequel la Fig. 1 représente la coupe transversale d'une machine à vis conforme à l'invention ; la Fig. 2 représente le flanc de la tête de dent du rotor mené conforme à l lvention la Fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 1. La machine à rotors à vis pour fluides compressibles comporte des rotors menant 2 et mené 3 montés dans un corps 1 (Fig. 1). Les dents du rotor mené 3 sont ménagées par des creux, qui correspondent à au moins 90% de la hauteur de la dent, et par des saillies 4, tandis que les dents du rotor menant 2 sont constituées par les saillies et les creux 5. Le nombre de dents du rotor menant 2 doit être au moins de deux. Le nombre de dents du rotor mené 3 doit etre au moins de trois. En pointillés est représentée la ligne d'engrènement 6 des rotors 2 et 3 entre eux. Les lignes d'engrènement des rotors 2 et 3 avec le corps 1 sont respectivement les lignes 7 et'8. Les lignes d'engrènement sont constituées par la projection dans l'espace des lignes de contact entre les rotors et le corps sur le plan latéral. Dans les machines à vis connues, les lignes 6, 7 et 8 prises séparément sont continues. Cependant, dans la jonction de ces lignes, ce qui est visible d'après leur disposition réciproque, il se produit une rupture de la ligne de contact commun. L'un des motifs de la rupture de la ligne de contact commun réside dans la présence des saillies 4 sur les dents du rotor mené 3 Le rapprochement minimal des lignes d'engrènement 6,7 et 8, et respectivement des lignes de contact, se produit entre les points d'intersections O et M, dont la non-colncidence résulte de la présence d'une canalisation volumique entre les surfaces des rotors 2 et 3 et la surface du corps 1. La section minimale de la canalisation en forme d'interstices triangulaire est comprise dans le plan séquant YOZ passant par les points d'intersection O et M, les lignes d'engrènement 6, 7 et 8, parallèlement à l'axe de rotation des rotors 2 et 3. Sur la Fig. 2 est représentée la section latérale du profil du flanc de la saillie 4 sur la dent du rotor mené 3 qui forme un secteur d'épicycloide A2C2 progressivement conjugué d'un secteur d'épicyclolde allongé C2B2. Ce secteur d'épicyclolde A2C2 est formé au cours du roulement d'une circonférence génératrice 9 sur le côté extérieur de la circonférence primitive 10 du rotor mené 3 (Fig. 1) par le point S' (Fig. 2) se trouvant sur cette circonférence 9. Le rayon de la circonférence génératrice 9 doit etre supérieur à la moitié de la hauteur de la saillie de dent 4, mais inférieur à la moitié du rayon de la circonférence primitive 11 (Fig. 1) du rotor menant 2. Le secteur d'épicycloide allongé C2B2 (Fig. 2) est formé, au cours du roulement d'une circonférence génératrice 12 sur le côté interne de la circonférence primitive 10 du rotor mené 3 (Fig. 1) par le point S" (Fig. 2), dont la distance par rapport au centre de la circonférence 12 est égale à la somme de la saillie 4 et du rayon de cette circonférence génératrice 12. Le rayon de la circonférence génératrice 12 doit être supérieur à zéro, mais inférieur au rayon de la circonférence primitive 10 du rotor mené 3 (Fig. 1). "L'interstice triangulaire" de la machine à vis, dont les dents ont la forme décrite plus haut, sont formées par les lignes 13, 14 et 15 (Fig. 3). La ligne 13 est constituée par I'intRrsection: de la surface-de la dent du rotor menant 2 (Fig. 1) par le plan YOZ. La ligne 14 (Fig. 3), est constituée par l'intersection de la surface du corps 1 (Fig. 1) par le plan YOZ. La ligne 15 (Fig. 3) est constituée par l'intersection de la surface de la dent du rotor mené 3 (Fig. 1) par le plan YOZ. Dans la machine à vis connue, l'interstice triangulaire est formé par les lignes 13,. 14, 16 où la ligne 16 constitue l'intersection de la surface de dent du rotor mené par le plan YOZ (Fig. 1), et, comme on le voit sur la Fig. 3, ses dimensions sont notablement plus grandes. Pour réduire les jeux entre la partie en hélice du rotor mené 3 et le corps 1, sur les saillies 4 des dents il est possible d'exécuter des épaulements d'étanchéité (non représentés) qui améliorent la fiabilité de marche de la machine en présence d'une certaine augmentation de "l'interstice triangulaire". Dans les creux entre les dents du rotor menant sont alors exécutées des canalisations réciproques. Les profils des épaulements d'étanchéité et des canalisations sont conjugués ce qui permet d'assurer la continuité de la ligne de contact des parties en hélice des rotors menant 2 et mené 3. Le profil du flanc de l'épaulement d'étanchéité dans la section transversale peut être constitué par un secteur d'épicycloide raccourcie formée par roulement de la circonférence génératrice sur la circonférence primitive 10 du rotor menant 3. Le rayon de la circonférence génératrice est égal au rayon de la circonférence primitive 11 du rotor menant 2. Pendant le fonctionnement de la machine à rotors à vis, le fluide remplissant les enceintes formées par les surfaces des rotors menant 2 et mené 3 et par la surface du corps 1 modifie son volume au cours de la rotation desdits rotors 2 et 3 en étant véhiculé de la tubulure d'entrée de la machine à vis jusqu'à la tubulure de sortie (non représentée). Grâce au fait que le profil du flanc de la saillie 4 du ro tor mené 3 est formé par un secteur épicycloidal progressivement conjugué du secteur de I'épicyclolde allongé, on obtient une réduction de la surface de l'interstice triangulaire en comparaison avec la machine à vis connue pour une longueur pratiquementégedes lignes de contact. La réduction de la surface de l'interstice triangulaire réduit les transvasements de fluide entre les enceintes des rotors 2 et 3 pendant la période de compression, et améliore la rentabilité du processus de compression (de dilatation). En outre, dans la machine à vis proposée, est respectée la constance du rapport de transmission, ce qui permet de réduire les jeux entre les rotors, et, de cette façon, d'améliorer la rentabilité du processus de compression (dilatation), ainsi que d 'accroî- tre la quantité de fluide passant par la tubulure d'entrée de la machine à chaque tour du rotor menant. Dans la machine à vis proposée il ne se produit pas de cassure du profil du rotor menant, ce qui améliore sensiblement lavstabilité de l'outil de coupe, et, de cette façon, rend la fabrication de la machine considérée moins couteuse tout en améliorant sa fiabilité. REVENDICATION Machine à rotor à vis pour fluides compressibles comportant, un rotor menant et au moins un rotor mené, coopérant entre eux par les profils conjugués de la saillie des dents du rotor mené et le creux des dents du rotor menant, caractérisé en ce que le profil du flanc de la saillie de chaque dent du rotor mené est constitué par un secteur d'épicycloide en jonction avec un secteur d'épicycloide allongé, la première épicycloide étant formée par roulement d'une circonférence génératrice, dont le rayon est supérieur à la moitié de la saille de dent du rotor mené mais inférieur à la moitié du rayon de la circonférence primitive du rotor menant, sur la circonférence primitive du rotor mené, tandis que l'épicyclolde allongée est formée, au cours du roulement d'une circonférence génératrice sur le côté interne de la circonférence primitive du rotor mené, par un point disposé en dehors de la circonférence génératrice dont le rayon est supérieur à zéro mais inférieur au rayon de la circonférence primitive du rotor mené.