Brevet FR2304796A1 — publié le 19761015

La présente invention concerne un compresseur rotatif à refroidissement d'huile. De nombreux problèmes, tels que ceux mentionnés dans ce qui suit se présentent lors de l'utilisation de compresseurs rotatifs de types connus, à refroidissement d'huile ; ces problèmes sont dus à la différence des propriétés physiques de l'huile lubrifiante de refroidissement et de l'air que l'on comprime. Premièrement, comme à la différence de l'air, l'huile est incompressible, le taux de compression total du mélange décroît lorsque le taux d'huile par rapport à 1' air augmente, et il en résulte différents inconvénients lors du fonctionnement du compresseur, tels que le blocage par accumulation d'huile ainsi qu'une grande consommation d'énergie. Deuxièmement, comme l'huile a une viscosité des milliers de fois plus élevée que celle de l'air, on perd une grande partie de l'énergie lorsque l'huile et l'air passent à la même vitesse à travers des canalisations compliquées comprenant de nombreux conduits et soupapes. Troisièmement, la perte d'énergie augmente du fait que l'huile a un poids spécifique des centaines de fois plus élevé que celui de l'air, que la résistance liquide de l'huile est grande comparée à celle de l'air, et que cette résistance liquide dans les canalisations est extrêmement grande. De plus, dans les compresseurs rotatifs conventionnels, à refroidissement d'huile, bien qu'on puisse réduire l'énergie pendant une utilisation sans charge en sortie, on ne peut pas la réduire pour un fonctionnement avec une charge de valeur moyenne,c'est-à-dire le fonctionnement intermédiaire entre le fonctionnement à pleine charge et sans charge pour la commande de la capacité du compresseur. Sur la Figure 1, on a représenté en vue générale d'un compresseur rotatif conventionnel, qui comprend une chambre d'aspiration 1, dans laquelle l'air est aspiré, une soupape de déchargement 2. du type à clapets d'aspiration, reliée à la chambre, un bâti 3 et des rotors 5 situés à l'intérieur d'une chambre à rotors 4 dudit bâti. La chambre à rotors 4 communique à travers une sortie d'évacuation 6 avec la chambre d'évacuation 7 et ladite chambre d'évacuation 7 est reliée à travers un orifice 8 et une soupape de retenue 9 au conduit d'évacuation 10, qui, à son tour, est relié à un réservoir 11 contenant l'air comprimé et l'huile. Une pompe d'alimentation d'huile 12 est reliée, coaxialement aux rotors 5 ; un de ses cotés est relié à travers un conduit 13, un refroidisseur d'huile 14 et un conduit 15 au bas du réservoir 11, et l'autre côté de ladite pompe 12 est relié à travers un conduit 16 à la chambre à rotors 4. Ledit réservoir 11 est relié à travers un conduit 17 et une soupape 18 à la charge. Lorsque le compresseur fonctionne, l'air est aspiré à travers la chambre d'aspiration 1 et la soupape de déchargement 2 dans la chambre à rotors 4 où il est comprimé. L'air comprimé est alors évacué par l'orifice d'évacuation 6 dans la chambre d'évacuation 7, en même temps que l'huile lubrifiante de refroidissement injectée par la pompe de refoulement d'huile 12 dans la chambre à rotors 4. Ledit air comprimé et l'huile lubrifiante de refroidissement agissent sur la soupape de retenue 9 qui s'ouvre, puis passent dans le réservoir il à travers l'orifice 8. Quand la charge d'air comprimé devant être délivrée décroît, la soupape de déchargement est activée et elle interrompt l'arrivée d'air dans le compresseur et la soupape de retenue 9 se ferme sous l'action de la pression de l'air du réservoir 11. Pendant le fonctionnement du compresseur, que la soupape de déchargement soit activée ou non, l'huile lubrifiante de refroidissement est injectée, du réservoir 11 dans la chambre de rotors 4 par la pompe d'alimentation d'huile 12, à travers le conduit 15, le refroidisseur d'huile 14 et les conduits 13 et 16. Une partie de l'huile lubrifie les paliers des rotors puis est évacuée dans la chambre d'évacuation 7, à travers l'orifice d'évacuation 6. Lorsque, comme on l'a mentionné plus haut, la soupape de déchargement est activée pour interrompre l'introduction de l'air dans le compresseur et fermer la soupape de retenue 9, la pression reste la même dans la chambre d'évacuation 7, si bien qu'une grande perte d'énergie coûteuse se produit lorsque le compresseur tourne alors qu'il n'est pas mis en charge. De plus, une grande quantité d'huile est nécessaire pour refroidir et lubrifier certaines parties du compresseur lorsqu'il n'est pas mis en charge. Cette huite s'entasse dans la chambre d'évacuation 7 et crée une accumulation d'huile et d'autres inconvénients. Sur la Figure 2, on a représenté une vue générale d'un compresseur conventionnel tel que celui du brevet US N0 3.260.444, qui présente quelques améliorations par rapport au compresseur de la Figure 1. Dans ce compresseur, un conduit 19 partant du refroidisseur d'huile 14 est relié, d'une part à travers un conduit 20, une vanne à trois voies 21 et un conduit 22, à la pompe 12 d'alimentation d'huile et, d'autre part, à travers un conduit 23, un orifice 24 et un conduit 25 à la chambre à rotors 4. La pompe 12 d'alimentation d'huile est reliée à travers un conduit 26 et une vanne à 3 voies 27 au conduit 25 ladite vanne à trois voies 27 est reliée au bas du réservoir 11 par le conduit 28. Un point intermédiaire entre l'orifice d'évacuation 6 et la soupape de retenue 9 est relié à la vanne à trois voies 21 par un conduit 29. Lorsque le compresseur fonctionne, l'huile est introduite du réservoir 11 dans la pompe d'alimentation d'huile 12 à travers le conduit 15, le refroidisseur d'huile 14, les conduits 19 et 20, la vanne à trois voies 21 et le conduit 22. L'huile évacuée de la pompe d'alimentation d'huile 12 est injectée dans la chambre à rotors 4 après traversée du conduit 26, de la vanne à trois voies 27 et du conduit 25 pour refroidir et lubrifier les paliers et la chambre à rotors 4. Quand la demande en air comprimé décroît, la soupape de déchargement 2 est enclenchée pour interrompre l'introduction d'air dans le compresseur et fermer la soupape de retenue 9 ; les vannes à trois voies 21 et 27 sont alors activées pour fermer toute communication entre les conduits 22 et 20 et pour maintenir la communication entre les conduits 22 et 29, tout en supprimant la communication entre les conduits 26 et 25, mais en maintenant la communication entre les conduits 26 et 28. Ainsi, l'air comprimé demeurant dans le conduit 10 et l'huile lubrifiante de refroidissement évacuée dans ce conduit sont évacués, à travers le conduit 29, la vanne à trois voies 21 et le conduit 22 vers la pompe d'alimentation d'huile 12. L'air et l'huile évacués vers la pompe à huile 12 sont envoyés, à travers le conduit 26, la soupape 27 et le conduit 28 dans le réservoir 11.Ainsi, la pression à l'orifice d'évacuation 6 et dans le conduit-10 est réduite de manière à minimiser la perte d'énergie durant le fonctionnement hors charge et à économiser ainsi de l'énergie. Durant le fonctionnement hors charge, l'alimentation de l'huile lubrifiante de refroidissement dans le compresseur est effectuée par la pression du réservoir 11. L'huile est envoyée par le conduit 15, le refroidisseur 14, les conduits 19 et 23, l'orifice 24 et'le conduit 25 dans la chambre à rotors 4. Dans ce cas, comme les besoins d'hurle ne sont pas si grands que pendant le fonctionnement en charge, le débit d'huile peut être contrôlé en choisissant de manière adéquate la configuration et la taille de l'orifice 24. Dans ce système, le circuit des canalisations est compliqué par l'utilisation des vannes à trois voies 21 et 27. C'est pourquoi, les pertes de charge deviennent plus importantes et le coût de la production peut ainsi augmenter. Si ces soupapes ne fonctionnaient pas, non seulement il serait impossible d'économiser l'énergie, mais encore l'huile manquerait au niveau du compresseur et pourrait produire un échauffement et même un incendie. C'est pourquoi, on peut affirmer que ce système n'est pas suffisammentsûr ou fiable pour des applications pratiques. De plus, bien que l'on puisse économiser de l'énergie durant le jet hors charge, on ne peut pas-le faire durant la commande de la mise n charge du compresseur, durant les stades intermédiaires entre le fonctionnement hors et en -charge. La présente invention concerne un compresseur rotatif du type à refroidissement d'huile ne présentant pas les inconvénients cités, dans lequel le circuit de canalisation est simplifié et qui n'utilise pas de vannes à trois voies le colt de la production est ainsi abaissé, la possibilité d'incendie ou d'échauffement est éliminée et l'énergie peut être économisée durant l'opération de mise en charge, lors des stades intermédiaires entre le fonctionnement hors et en charge et l'on peut éviter le blocage par amas d'huile et la panne de la machine. Le compresseur rotatif du type à refroidissement d'huile selon la présente invention comprend une soupape de déchargement, une cavité comprenant une chambre à rotors et reliée à ladite soupape de déchargement, des rotors situés dans ladite cavité, un réservoir pour l'air comprimé et l'huile, relié par une soupape de retenue à un orifice d'évacuation de ladite chambre à rotors, et des conduits pour envoyer l'huile dudit réservoir dans ladite chambre à rotors, l'amélioration liée à la présente invention consistant en ce que ledit compresseur rotatif comprend en outre une pompe d'alimentation d'huile reliée auxdits rotors et un conduit approprié d'évacuation d'huile pour envoyer l'huile lubrifiante aspirée dudit orifice d'évacuation audit réservoir par ladite pompe d'alimentation d'huile. Un autre but de la présente invention consiste à fournir un compresseur rotatif du type à refroidissement d'huile dans lequel on peut extraire efficacement l'huile à haute densité de la chambre d'évacuation. Le compresseur rotatif selon la présente invention comprend des moyens pour séparer huile évacuée par l'orifice d'évacuation du mélange air-comprimé-huile. Le compresseur rotatif selon la présente invention comprend des moyens pour contrôler le flux d'huile pendant l'opération hors charge dans les conduits d'alimentation d'huile du réservoir dans la chambre à rotors. A titre d'exemple non limitatif, il est décrit dans ce qui suit un mode de réalisation préférentiel de l'invention en référence aux figures annexées, sur lesquelles on a représenté - surie Figure 3, une vue en coupe verticale d'une réalisation du compresseur rotatif selon l'invention ; - sur la Figure 4, la chambre d'évacuation d'un autre mode de réalisation. Sur la Figure 3, le compresseur rotatif comprend une chambre d'aspiration 1, une soupape de déchargement 2 du type à fermeture par aspiration, reliée à ladite chambre d'aspiration,un bâti 3 et des rotors 5, situés dans une chambre à rotors 4 dudit bâti. La chambre à rotors 4 communique par une sortie d'évacuation 6 avec une chambre d'évacuation 7 7 qui est reliée par une sortie 8 et une soupape de contrôle 9 à un conduit d'évacuation 10. Ledit conduit d'évacuation 10 est à son tour relié à un réservoir d'air comprimé et d'huile 11. Une pompe d'alimentation 12 est reliée de façon coaxiale aux rotors 5, une entrée de ladite pompe étant reliée à travers les conduits 13 et 15 au fond du réservoir 11 et une sortie de ladite pompe étant reliée par un conduit 16, un refroidisseur d'huile 14 et une soupape de commande 35, à la chambre à rotors 4. Le réservoir 11 est relié par un conduit 17 et une soupape de sécurité 18 à une charge. La soupape de commande 35 comprend un cylindre 36 muni d'une rainure longitudinale supérieure 37 et d'une rainure longitudinale 37' sur sa surface interne et d'orifices 38 et 39 débouchant dans les rainures 37 et 37', la soupape étant solidaire de la paroi de la chambre d'aspiration 1. La soupape 35 comprend également un piston 40 dont une extrémité est reliée à la soupape de déchargement 2 par une tige 41 et dont l'autre extrémité est soumise à l'action du ressort 42. Pendant l'opération hors charge, le piston 40 est mû, par la soupape de déchargement 21, le mouvement de l'huile passant à travers les rainures 37 et 37' étant bloqué. Une autre pompe d'alimentation d'huile 30 est reliée de façon coaxiale à ladite pompe à huile 12. Ladite seconde pompe 30 est reliée, d'un côté par un conduit 31 à une autre ouverture 32 ménagée dans la chambre d'évacuation 7 et d'un autre coté, par un conduit 33 au réservoir 11. L'ouverture 32 est située sur la partie la plus basse 34 de la chambre d'évacuation 7 et est située bien plus bas que l'orifice 8. Quand le compresseur est mis en marche, l'air est envoyé à travers la chambre d'aspiration 1 et la soupape de déchargement 2 dans la chambre à rotors 4 ou l'air est comprimé. L'air comprimé est évacué par l'orifice d'évacuation 6 dans la chambre d'évacuation 7, en même temps que l'huile de refroidissement et de lubrification est envoyée dans la chambre à rotors 4 par la pompe d'alimentation d'huile 12. L'air comprimé et l'huile de refroidissement passent à travers l'orifice 8, forcent la soupape de retenue 9 à s'ouvrir, et sont ensuite évacués à travers le conduit 10 vers le réservoir 11. Si désiré, la pompe d'alimentation 12 peut être omise en reliant directement les conduits 13 et 16, de telle sorte que l'huile puisse être injectée dans la chambre à rotors 14, sous l'effet de la pression dans le réservoir 11.Dans ce cas, la quantité d'huile injectée est soumise à des fluctuations. Quand la demande d'air comprimé décroît, la soupape de déchargement est activée de façon à interrompre l'arrivée d'air dans le compresseur et la soupape de retenue 9 est fermée sous l'action de l'air comprimé du. réservoir 11. Pendant le fonctionnement hors charge, le flux d'huile envoyé du réservoir 11 vers la chambre à rotors 4 peut être commandé au moyen de la soupape 35. Pendant le fonctionnement du compresseur, que la soupape de déchargement soit activée ou non, l'huile lubrifiante de refroidissement est envoyée au réservoir Il vers la chambre à rotors 4 par la pompe d'alimentation 12, en passant à travers les conduits 15,13,16, le refroidisseur d'huile 14 et la soupape 35. Une partie de l'huile lubrifiante de refroidissement lubrifie les paliers des rotors et toute l'huile est ensuite évacuée à travers l'orifice d'évacuation 6 dans la chambre d'évacuation 7. L'huile lubrifiante de refroidissement qui se trouve au fond de la chambre d'évacuation 7 est aspirée à travers le second orifice 32 de la chambre d'évacuation 7 et le conduit 31, par la seconde pompe 30 puis passe, à travers le conduit 33 dans le réservoir 11. Ainsi, la pression dans la chambre d'évacuation 7 décroît et, de ce fait, la consommation d'énergie du compresseur est réduite. Comme la présente invention n'utilise pas de vanne à trois voies dans le compresseur, il n'y a pas de danger d'incendie ou d'échauffement et l'on peut éviter également le blocage par accumulation d'huile dans la chambre d'évacuation. De plus, comme ladite pompe 30 est toujours actionnée lorsque le compresseur tourne, il est possible d'économiser de l'énergie non seulement durant une utilisation sans charge en sortie, mais aussi pour un fonctionnement avec une charge de valeur moyenne ou durant le fonctionnement intermédiaire entre le fonctionnement à pleine charge et sans charge pour la commande de la capacité du compresseur. L'orifice 32 est situé dans la partie 34 la plus basse de la chambre d'évacuation 7 et est considérablement plus bas que l'orifice 8. Ainsi, dans la chambre d'évacuation 7 la plus grande partie de l'huile lubrifiante de refroidissement est séparée du mélange d'air comprimé et d'huile aspiréede l'orifice d'évacuation 6, et la pompe d'alimentation 30 n'aspire que très peu d'air de la chambre d'évacuation 7. L'énergie nécessaire à la pompe 30 est minime et négligeable. Une autre réalisation représentée sur la Figure 4, comprend une chambre d'évacuation 7' munie d'un orifice 8' et d'une soupape de sécurité 9' sur l'un des côtés de sa partie supérieure et un déflecteur ou plateau formant écran 43 sur son sommet,une ouverture 32' étant située dans la partie inférieure de la chambre d'évacuation 7'. Dans la chambre d'évacuation 7', la plus grande partie de l'huile lubrifiante de refroidissement est séparée du mélange air comprimé-huile au moyen du déflecteur ou plateau formant écran 43. REVENDICATIONS 1. Compresseur rotatif à refroidissement d'huile, du type comportant une soupape de déchargement, un bâti comprenant une chambre à rotors et relié à ladite soupape de déchargement, des rotors situés dans ledit bâti,un réservoir d'air comprimé et d'huile relié par une soupape de retenue à un orifice d'évacuation de ladite chambre à rotors et des conduits pour faire passer l'huile dudit réservoir à ladite chambre à rotors, caractérisé en ce qu?il comprend une pompe d'alimentation d'huile reliée de façon opérationnelle auxdits rotors et un conduit approprié d'évacuation d'huile pour faire passer l'huile lubrifiante de refroidissement dudit orifice d'évacuation audit réservoir par ladite pompe d'alimentation. 2. Compresseur rotatif à refroidissement d'huile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour séparer l'huile du mélange air comprimé-huile aspiré dudit orifice d'évacuation. 3. Compresseur rotatif à refroidissement d'huile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour contrôler le flux d'huile pendant une utilisation sans charge en sortie, disposés dans les canalisations pour faire passer l'huile dudit réservoir dans ladite chambre à rotors.