Brevet FR2483537A1 — publié le 19811204

La présente invention se rapporte à un agencement de vannes pour un compresseur à vis à injection d'huile de la sorte comprenant un logement, qui contient un espace de compression consistant en deux corps de rotor définis par i3 deux alésages en intersection, et ayant une ouverture à basse pression à une extrémité et une ouverture à haute pression à l'autre extrémité-, et deux rotors à vis mutuel- lement en prise montés rotatifs dans les corps de rotor, lequel agencement de vannes est adapté à %tre relié à au moins l'un des alésages cylindriquesde rotor O L'agence- ment est destiné à permettre de contrôler la capacité du compresseur fonctionnant à un nombre constant de tours. - Plusieurs solutions pour établir le contr8le de capacité des compresseursà vis fonctionnant à une vitesse constante sont déjà connues et appliquées dans la pratique depuis un certain nombre d'a=nées. L'une de ces solutions utilisant une vanne à tiroir ou distributeur traditionnel est révélée, par exemple, dans les brevets U.S. Nus3.045.447, 3.0880659, 3.314.597 et 3.432.089. Ce type de vanne présente la caractéristique de constituer une partie des corps pour les rotors à vis, et en outre, une partie de l'orifice radial d'évacuation. Les avantages de ces vannes sont les suivants - contrôle continu de capacité, large gamme de contrôle et possibilité qu'à un rapport constant de pression de fonctionnement dans le compresseur, un rapport de pression accumulée relativement constant dans la plus grande partie de la gamme de contrôle puisse être produit par un dimensionne- ment approprié de l'orifice d'évacuation. Cette relation relativement constante entre le rapport de pression de travail et le rapport de pression accumulée dans la gamme des charnt partielle est importante pour maintenir la bonne efficacité aux faibles charges. L'inconvénient provient principalement du fait que ce type de distribu- teur est très coteux à fabriquer, parce que des tolérances précise etdes centragespré2issittreqds etque le système de mise en action, qui est normalement hydraulique, est également assez coûteux et compliqué. Malgré ces inconvé- nients, ce type de vanne a été appliqué commercialement pour des compresseurs à vis depuis de nombreuses années, principalement dans les domaines de la réfrigération et du conditionnement d'air. Une autre solution utilisant des vannes rotatives ou à piston est révélée par exemple dans laebrevetsU.S N*s 3.088.658 et 4.042.310. Ces types de vannes présentent une caractéris- tique selon laquelle les corps cylindriques de vanne ne constituent pas une partie en commun avec les corps de rotor, mais sont en communication avec eux par des fentes, par o le gaz est purgé à une charge partielle. Cet agencement des vannes présente l'avantage d'être moins couteux à fabriquer que le type de distributeur tradition- nel- ci-dessus. Ses inconvénients proviennent du fait que le contrôle de capacité n'estpas aussi continu que ce que l'on obtient avec l'agencement du distributeur, que le rapport de pression accumuléechute avec la diminution de la charge et que le système de mise en action pour la vanne est compliqueé et coûteux. Par ailleurs, il y a des fuites dans les fentes le long des alésages des rotors, en parti- culier aux charges partielles supérieureset à la pleine charge, lesquelles détériorent sérieusement l'efficacité (à pleine charge jusqu'à environ 10 % pour un compresseur en un seul étage). Ces types de vannes ont été également été utilisés commercialement pour des compresseurs à vis, mais pas autant que le type à distributeur ci-dessus mentionné. Une autre solution concerne l'utilisation de distribu- teur ou soupapes de levée, axialement ou radialement mobilesdans le plan extrême d'entrée ou d'évacuation du compresseur. On peut par exemple voir les brevets U.S Né 3.108.739 et 3.108.740. Pour diverses raisons, aucun de ces différents agencements ne s'est révélé applicable dans la pratique et par conséquent ils ne sont pas utilisé commercialement. La présente invention a pour objet un agencement de contrôle de capacité considérablement moins coûteux que -3 ceux jusqu'à maintenant utilisés ou proposés pour des compresseurs à vis, et non seulement du système de vannes lui-même mais également des moyens de mise en action. Un autre objet important consiste à éviter les pertes néfastes d'efficacité dues à des fuites de gaz qui sont particulièrement mises en cause avec les vannes rotatives ou à piston ci-dessus aux charges supérieures et en particulier à pleine charge. L'agencement de contrôle selon lrinvention n'est pas destiné à donner un contrôle continu de la capacité du compresseur, mais un contrôle échelonné obtenu du fait que les vannes ne fonctionnent qu'en position totalement fermée ou en poestion totalement ouverte. La présente invention concerne donc un agenoement de vannes pour le contrôle de capacité de compresseurs à vis à injection d'huile o au moins une vanne, peut être connectée à la partie de l'alésage du rotor cylin- drique du logement du compresseur qui constitue la définition de l'espace de compression dans le logement du compresseur pendant la phase de compression interne, et selon l'inventionla vanne communique avec l'orifice d'entrée du compresseur par un passage de purge ou de réduction de pression prévu dans le logement du compresseur et comprend un piston de vanne qui est mobile sensiblement radialement par rapport à l'alésage du rotor. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparat- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe transversale schématique d'un compresseur à vis pourvu d'un agencement de vannes selon l'invention, la section faite à travers le centre du rotor mAle; - - la figure 2 est une vue en coupe à échelle agrandie faite, à travers une vanne selon l'invention;et - la figure 3 est une vue en coupe transversale schématique à travers le compresseur, faite suivant la ligne 3- 3 de la figure 1. Le compresseur à vis 10 comprend un logement il ayant un orifice d'entrée 12 à basse pression et un orifice d'évacuation 13 à haute pression. Le logement contient deux alésages en intersection qui forment deux corps de rotor, o sont montés deux rotors en prise. Sur la figure 1, est illustré un- rotor, le rotor mâle 14,avec son alésage 15. Ce rotor màle 14 est supporté à ses deux extrémités dans le logement 11 au moyen de paliers à rouleaux 16, 17. A la ligne placée la plus haute de l'alésage 15 du rotor mAle o a lieu la zone de la compression interne, sont placées deux vannes identiques 18, 19 axialement l'une après l'autre. Au dessus de cette partie supérieure de l'alésage 15 est placé un passage de réduction de pression commun aux deux vannes 18, 19 et vers 'Lesquels ces vannes peuvent déboucher. Ce passage 20 continuẻ alors par un passage de paroi extrême 21 qui retourne à l'orifice d'entrée 12. La vanne 18 est sensiblement formée d'un bottier- de vanne 22 attaché à l'extérieur du passage 20 et qui;y est inséré, et o est mobile en coulissant un piston cylindrique 23 fermé à une extrémité. L'extrémité fermée du piston constitue le disque 24 quiconstitue également une partie de l'alésage 15. Le boîtier 22 et le piston 23 sont intérieurement pourvus d'un ressort de tension 25, qui est serré entre l'extrémité fermée 24 du piston et la partie supérieure du bottier au moyen d'une broche 39 de façon qu'il ait tendance à lever le disque 24 jusqu'à ce qu'un épaulement annulaire 26 faisant saillie sur la surface supérieure du disque vienne en aboutement contre l'extrémité annulaire inférieure 27 du bottier de vanne faisant saillie dans le passage 20 de réduction de pression. Cette position est indiquée par les lignes en pointilés sur la figure 2. Le boîtier de vanne est rrourvu, vers le haut, d'un bouchon 28 o est placée une connexion 38 pour amener un fluide, de préférence de l'huile, pour contrôler la position du piston 23, La connetxion 38 est reliée àunesimple vanne à trois voies (non représentée) par laquelle l'huile à une pression sensiblement égale à la pression d'évacuation du compresseur peut être amenée afin de déplacer le disque 24 à sa position fermée et d'interrompre ainsi la connexion entre le corps du rotor et la passage de réduction de pression. La vanne à trois voies est contr8lée-d'une fagon appropriée9 auto- matiquement, par la pression d'un réservoir d'air comprimé, qui est alimenté en air comprimé provenant du compresseur. Pour effectuer l'étanchéité ou obturation entre la surface interne du boîtier de vanne et la surface externe du piston 23, dans cette surface externe est placée une gorge circulaire 29 dans laquelle est prévue unebague d'étanchéi- té 30. Une gorge axiale 31 est également placée dans la surface externe du piston 23, et dans cette gorge un téton 32 monté dans le bottier de vanne fait saillie afin d'empêcher le piston 23 de tourner par rapport au boitier 22. Le disque 24 présente une bride en protubérance 33, quiestEnaboutement étanche contre un épaulement 35 placé dans la paroi 34 du-corps 15 du rotor. Un autre épaulement 36 est placé dans la paroi 34, à proximité de l'alésage-15 du rotor, ainsi un évidement 37 est formé entre le disque 24 et la paroi 34. Par cet évidement 37, on obtient rapidement une connexion entre 'l'espace de compression et le passage de réduction de vapeur 20, quand le piston 23 commence à être élevé. Quand le compresseur fonctionne à pleine charge, les deux vannes 18, 19 sont fermées, ainsi les brides en protubérance 33 du pistons viennent en aboutement étanche contre les épaulements 35 de la paroi 34 du corps du rotor, et il n'y a donc pas de fuite par le passage 20 de réduction de pression. Les vannes snnt maintenues fermées au moyen de l'huile qui est à peu près àlapression d'évacuation du compresseur et qui est amenée à l'intérieur des vannes par lE connexiôons- 38 placées dans les bouchons 28. Les vannes à trois voies reliées à ces connexions sont automatiquement actionnées par la pression dans le réservoir d'air comprimé. Quand la pression dans ce réservoir dépasse une certaine valeur, une ou les deux vannes à trois voies sont actionnées et l'huile est libérée hors des vannes 18, 19 et le piston s'ouvre alors automa- tiquement par le ressort de tension 25 jusqu'à san position totalement ouverte dans laquelle une partie de l'air provenant de l'espace de compression est ramené à travers le passage de 20 de réduction de pression et le passage de paroi extrême 21 jusqu'à l'orifice d'entrée 12 du compresseur pratiquement sans aucun travail de compres- sion appliqué à cet air purgé, Etant donné le fait que le ressort de tension ouvre toujours les vannes 18, 19 quant le compresseur s'arrête, cela garantit que les vannes seront toujours ouvertes quand le compresseur ne fonctionnera pas et ainsi il y a diminution du couple de mise en marche,- quand ce compresseur est remis en marche, Grâce au fait que les pistons en position fermée sont pressés contre les épaulements 35 de la paroi 34 du. corps du rotor, cela garantit qu'à pleine charge, il n'y aura aucune fuite de l'espace de compression vers le passage de réduction de pression. Par conséquent, les tolérances requises ne sont pas aussi sévères pour l'ajustement du piston au corps de vanne dans la paroi 34 parce que les jeux que lVon y obtient ne donnent lieu à aucune fuite vers l'extérieur, mais uniquement à une fuite interne -négligeable dans l'espace de compression. Afin de pouvoir décharger totalement le compresseur, c'est-à-dire le ramener à une capacité presque nulle, cet agencement de contrôle de vannes peut être complété avec une certaine forme d'étranglemenit à l'entrée du compresseur. Comme les vannes sont placées de façon que le centre * 7 2483537 de a carps circulaire coincide avec la ligne la plus haute du corps de rotor, un alésage vertical de ces corpsdevame et obtenu, ce qui est avantageux d'un point de vue fabrication. Tout usinage des corps de vanne dans le logement de compresseur peut être effectué en une fois et par consé- quent, on peut obtenir des mesures précises avec de faibles prix d'usinage. Grâce aux formes symétriques, le boitier de vanne et le piston de vanne peuvent être fabriqués à bon marché et avec des mesuresprécises. Le mode de réalisation montre l'utilisation de deux vannes placées axialement l'une après l'autre, mais une vanne ou plus de deux vannes peuvent également s'appliquer. Comme on l'aura compris à la lecture de la description qui précède, on peut obtenir, grâce à la présente invention, une simplification sensible par rapport au contrôle de capacité des compresseurs à vis en comparaison à des systèmes traditionnels. Le logement principal du compresseur ainsi que le logement d'entrée peuvent ainsi être considérablement plus simpleset avoir de plus petites dimensions et un poids plus faible, ce- qui contribue sensi- blement au fait que l'agencemEnt proposé sera bien meilleur marché du point de vue fabrication que des agencements de contrôle de capacité utilisés jusqu'à maintenant dans des compresseurs à vis. Grâce au fait que les pistons de vanne ne fonctionnent que dans leuis deux positions extrêmes, totalement fermWée ou totalement ouverte, le moyen de mise en action peut être simplifié considérablement en comparaison aux systèmes traditionnels, donnant un système de mise en action plus fiable et meilleur marché. REVENDICATIONS 1. Agencement de vannes pour le contrôle de capacité de compresseurs-à vis à injection d'huile du type ou au moins une vanne est adaptée à une connexion à la partie de l'alésage du rotor cylindrique (15) du logement dudit compresseur qui constitue la définition de l' espace de compression dans ledit logement du compresseur pendant la phase de compression interne,caractérisé en ce que ladite vannes (18,19) communique avec l'orifice d'entrée (12) dudit compresseur par un passage de réduction de pression (20) prévu dans le logement dudit compresseur et comprend un piston de vanne (23) qui est mobile sensiblement radialement par rapport audit alésage du rotor. 2. Agencement selon la revendication 1,caractérisé en ce que deux vannes (18,19) au plus sont prévues dans le logement du compresseur avec un passage d'évacuation (20) en commun. 3. Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que les lignes centrales des vannes (18, 19) précitées sont placées dans un plan passant par le centre du rotor, perpendiculairement au plan central commun aux deux rotors du compresseur. 4. Agencement selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que chaque vanne (18,19) est formée d'un bottier (22) et d'un piston cylindrique (23) qui y est coulissant, ledit piston ayant, vers le bas, un disque (24) venant en obturation contre le corps du rotor. 5. Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans la paroi (34) du corps du rotor est placé un épaulement (35), contre lequel vient en aboutement étanche, quand la vanne est fermée, une bride (33) faisant saillie sur le disque (24) précité. 6. Agencement selon l'une quelconque des revendica- tions 4 ou 5,caractérisé en ce qu'un évidement (37) est placé entre le disque (24) précité et la paroi (34) précitée du corps du rotor afin d'obtenir une connexion rapide entre l'espace de compression et le passage de réduction de pression au début du mouvement d'ouverture de la vanne précitée. 7. Agencement selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 6, caractérisé en ce qu'un ressort de tension (25) est prévu entre le boîtier (22) de vanne précité et le piston cylindrique (23) précité pour élever le disque (24) et en ce qu'une connexion (38) pour une alimentation en huile souspression est prévue dans le boîtier de vanne (22) pour fermer ladite vanne. 8. Agencement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la connexion (38) précitée communique avec une vanne à trois voies, au moyen de laquelle le contrôle du piston (23) précité est effectué pour qu'il soit totalement ouvert ou totalement fermé, -