Brevet FR2253930A1 — publié le 19750704

La présente invention concerne un compresseur à piston rotatif notamment un compresseur à vis, travaillant à sec ou en immersion, et ayant deux rotors en forme de vis, d'axe parallèle, qui engrènent l'un avec l'autre dans les alésages du carter, qui se coupent, ces alésages étan@ d'axe parallèle, le rotor à organes en saillie comportant de préférence des nervures de vis à l'extérieur du cercle primitif alors que le rotor à cavités, comportant des raînures de vis, situées de préférence à l'intérieur du cercle primitif. Pour qu'avec de tels compresseurs, on puisse travailler avec un rendement aussi grand que possible, il faut que l'intervalle qui subsiste entre la parci du carter, en forme de double cylindre et la périphérie des rotors, s@it aussi faible que possible. Ce dimensionnement présente une limite inférieure, car les rctors s'échauffent en cours de fonctionnement et se dilatent de @e fait dans les trois dimensions. Les rotors doivent être dimensionnée pour cela, extérieurement, de façon qu'ils puissent teurner sans contrainte, dans le carter, à la température de fonctionnement. De façon connue, les rotors s'échauffent beaucoup plus du côté de la pression que du côté de l'aspiration. Une telle différence de température qui dépend de la différence de pression, @orrespond en général à une dif férence de température de 2000C à savoir 30 C du côté de l'aspiration et 2300C du côté de la pression. Pour éviter que pendant le fonctionnement, il subsiste un intervalle d'air plus important du côté de l'aspiratien que du côté de la pression, il est connu de réaliser les deux r@ters avec un diamètre extérieur allant en se rétrécissant vers le côté de la pression, De cette façon, on améliere sensiblement le rendement du compresseur.Suivant la dimension du diamètre extérieur des rot@re. on a un rétrécissement allant de 0,12 à 0,38 mm. La présente invention a pour but de créer un compresseur à vis, travaillant à sec ou en immersion, du type décrit ci-dessus, qui puisse se réaliser de façon aussi simple et écon@mique que possible, tout en augmentant néanmoins de façon considérahle son rendement. A cet effet, la présente inventior concerne un compresseur, du type ci-dessus caractérisé en ce que les deux rotors ou au moins l'un des deux rotors, a une forme conique allant en se rétrécissant dans la direction longitudinale, tant pour le diamètre extérieur que pour le diamètre du cerole primitif, et le profil de vis, cette conici partant du côté de pression. Il est avantageux que la diminution du diamètra a6 base et -de la zone de profil intérieure, adjacente d'un r(jtor ou des deux rotors est plus faible que la diminution du diamètre extérieur ainsi que la zone de profil extérieure, adjacente. De cette façon, on arrive par un moyen extrêmement simple, à une amélicration considérable du rendement du compresseur à visg car alors on peut réduire à un minimum non seulement l'intervalle d'air entre le rotor et l'alésage du boîtier, également du côté de l'aspiration, mais avant tout on assure une bien meilleure étanchéité des flancs du pro-fil et du diamètre de base, dans la zone limite entre la chambre haute pression et la chambre basse pression. Cette augmentation du rendement se réperoute par exemple également sur le fait que les roters peuvent être beaucoup plus courts pour une même puissance, et le compresseur peut ainsi être réalisé beaucoup plus simplement et de façon plus économique. A sela s'ajeute que la réduction considérable de l'intervalle, suivant le nombre et la grandeur, réduit également la différence de température, car alors bien moins d'air comprimé, ne passe à travers les intervalles qui subsistent et n'échauffent pas les rotors par le frottement. Dans ces conditions, il suffit de faire par exemple le calcal pour une différence de température d'environ 180 C à la place de 200 C. Cela rédult d'autant la conicité qui est nécessaire. Cela est une mesure que l'on peut déterminer de préférence dans toutes les zç)nes radiales, et qui est identique cu pratiquement identique, de façon que les deux rotors se dilatent plus du côté de la pression, la plus chaude, à la température de fonctionnement que du côté de l'aspiration qui est le côté le plus frcid. Bien que de tels rotors seient destinés notamment à des compresseurs travaillant à sec, on peut également les utiliser pour des compresseurs à vis tra vaillant en immersion, de façon à augmenter le rendement. la présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation à deux rotors, représenté schématiquement de façon à montrer les intervalles d'air à échelle agrandie plusieurs fois, dans les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente le profil de l'intervalle, allongé, dont l'épaisseur est agrandie d'environ cinquante fois entre le r@tor selon l'invention et le carter. - la figure 2 représente sensiblement la même structure d'intervalle entre le rotor cylindrique et le boîtier. - la figure 3 représente un intervalle, également allongé et ayant une épaisseur agrandie d'environ cinquante fois, entre une nervure d'un rotor principal selon l'invention et la raînure d'un rotor auxiliaire selon l'invention, l'ensemble étant coupé selon la ligne III III des figures 5 et 6. - la figure 4 représente le même profil d'intervalle entre deux rotors classiques, coupés suivant les lignes III-III des figures 5 et 6. - la figure 5 montre l'augmentation de l'intervalle du côté de la pression, résultant de l'augmentation de la température de fonctionnement. - la figure 6 représente l'augmentation de l'intervalle du côté de l'aspiration d'une paire de rotors selon l'invention. - la figure 7 montre en parallèle à la figure 62 l'intervalle impertant, qui subsiste du côté de 1 aspiration, à la température de fonctionnement dans le cas d'une paire de rotors classiques. Dans toutes les figures, les lignes en tiretés correspondent aux températures ambiantes alors que les contours valables pour les températures de fonctionnement sont donnés en traits pleins. Aux figures 1 et 2, on a représenté l'enveloppe intérieure du carter de compresseur par la référence 1. Selon la figure 1, les rotors 2, de forme conique allongée, maintiennent l'intervalle 3, constant, à la température de fonctionnement, entre le côté d'aspiration s jusqu'au côté de pression D, au moins cet intervaLle reste pratiquement constant. On suppose à cet effet que la tempéra- ture ambiante est de l'ordre de 200a et que la température de fonctionnement au niveau de l'aspiration S est inférieure à 500C et que du côté de la pression D, elle est supérieure à 180 C.La ligne 4 en tiretés, correspond ainsi avec un agrandissement d'environ cinquante fois, à la faible conicité ex- térieure et à la conicité efficace du rotor 3. Un rotor 5 classique présente par contre un diamètre extérieur 6, cylindrique. Comme à la température de fonctionnement du rotor 5, sous le côté de l'aspiration, il n'y a qu'une très faible dilatation, pratiquement toute la longueur du rotor 5, forme l'intervalle 7 relativement important entre l'enveloppe intérieure 5 et le sommet des nervures. Comme le montrent les figures 3 et 4, la différence des épaisseurs d'intervalle dans la zone de contact des deux rotors 10: et 11 est encore considérablement plus grande à savoir le double de l'épaisseur d'une paire de rotors 8, 9 à conicité longitudinale selon l'invention, En effet, selon l'invention, les nervures ou les flancs de raînures ainsi que les flancs des deux rotors 8 et 9 et le diamètre de base, vont en se rétrécissant au moins pour le rotor principal jusqu'au côté de pression, de façon conique suivant la longueur et cela dans une mesure plus faible que le diamètre extérieur. La figure 5 mcntre l'épaisseur d'intervalle sorrespondant au côté de la pression (avec un agrandissement d'environ @inquante f@is) à la fois à la température ambiante et à la température de fonctionnement. Pour la même paire de rotors 8, 9, on a la figure 6 qui du fait de la différence de température, beaucoup plus faible, d'environ 30 C, montre une dilatation correspondante plus faible de @e rotor sur le côté d'aspiration. Du fait de la conioité suivant la longueur de la paire de rotors 8 et 9, l'épaisseur de l'intervalle 3 dans le plan de la ligne de coupe III-III est extrêmement faible, sur toute la longueur de la paire de rotors. Les pertes qui subsistent en@@re, sont faibles de façon c@rres- pondante, ces pertes résultant du passage d'air comprimé, par les faibles intervalles, vers la chambre d'aspiration. Enfin, la figure 7 montre en combinaison avec la figure 4, la faible dilatation de la paire de rotors 10, 11 cylindriques classiques, du côté de l'aspiration, à la température de fonctionnement. Malgré la dilatation thermique du rotor i0g li, il subsiste un intervalle 7, important et gênant, qui n'arrive qu'à une mesure très faible que du côté de la pression, ce qui correspond à l'infervalle 3 au niveau déjà du côté d'aspiration. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour @ela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Compresseur à piston tournant notamment compresseur à vis, travaillant à sec ou à immersion, et ayant deux rotors en forme de vis, d'axe parallè@@, qui engrènent l'un avec l'autre dans les alésages du carter, qui se coupent, ces alésages étant d'axe parallèle, le rotor à organesen saillie comportant de préférence des nervures de vis à l'extérieur du cercle primitif alors que le rotor à cavités, comportant des raînures de vis, situées de préférence à l'intérieur du cercle primitif, compresseur caractérisé en ce que les deux rotors (S, 9) ou au moins l'un des deux rctors (8), a une ferme conique allant- en se rétrécissant dans la direction longitudinale, tant pour le diamètre extérieur que pour le diamètre du cercle primitif (12) et le profil de vis, cette conicité partant du côté de pression (D). 2 ) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diminution du diamètre de base (12) et de la zone de profil intérieure, adjacente d'un rotor (8) ou des deux rotors (8, 9) est plus faible que la diminution du diamètre extérieur ainsi que la zone de profil extérieure, adjacente. 3 ) Compresseur selon l'une quelconque des revendications â et 2, caractérisé en ce que l'ensemble de la diminution de diamètre est égale ou pratiquement égale à la longueur qui peut être prédéterminée, et suivant laquelle les deux rotors se trouvant à la température de travail, se dilatent plus du côté de la pression, (D), plus chaude que du côté de l'aspiration (S) qui est le côté le plus froid.