Brevet FR2530742A1 — publié le 19840127

COMPRESSEUR VOLUMETRIQUE A VIS La présente invention concerne les compresseurs et, plus particulièrement, les compresseurs ou soufflantes volumétriques à vis. Les compresseurs à vis comprennent traditionnellement au moins une paire coopérante de rotors parallèles à filets hélicoïdaux tournant en synchronisme, au moyen d'engrenages de distribution, dans deux chambres cylindriques intercommuniquant longitudinalement Ce type de compresseurs, de conception généralement robuste, est utilisé dans des applications industrielles pour fournir des pressions de l'ordre de plusieurs bars par étage De ce fait, les rotors sont habituellement taillés d'une seule pièce avec leur arbre ou, comme décrit Dar exemple dans le brevet français No 1 243 471, présentent un moyeu creux et sont emmanchés sur un arbre long faisant saillie de part et d'autre des extré- mités longitudinales du rotor pour tourillonner dans des paliers du car- ter et permettre le montage des engrenages de distribution Dans tous les cas, lesrotorsde ce type présententueinertie importante, générale- ment accentuée par le nombre de filets hélicoïdaux pour l'obtention de taux de pression élevés, de sorte que l'entraînement du compresseur se fait sur le rotor principal ou mâle à corps de filets épais qui effec- tue la plus grande partie du travail de compression. La présente invention a pour objet de proposer un com- presseur à vis conçu pour la fourniture de faibles surpressions, infé- rieures à 1 bar, de structure particulièrement compacte et fournissant un bon rendement volumétrique,notamment à bas régime et permet- tant une production en grande série, notamment pour une utilisation dans le domaine de la suralimentation volumétrique de moteurs thermiques. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le compresseur à vis, du type comprenant un boîtier définissant deux chambres parallèles cylindriques intercommuniquant longitudinalement et fermées, à -une extrémité, par une paroi de fond arrière du boîtier, ainsi que des passages d'entrée et de sortie du fluide communiquant avec les chambres, deux rotors à filets hélicoïdaux à moyeu creux présentant un évidement longitudinal traversant, le moyeu de chaque rotor étant supporté et entraîné en rotation par -un moyen d' arbre comportant une première extrémité tourillonnant dans une cloison rapportée sur l'avant du boîtier et fermant les deux chambres à l'opposé de ladite paroi de fond arrière, ces premières extrémités étant couplées par des roues dentées coopérantes, est caractérisé en ce que chaque moyen d'arbre com- prend un ensemble de palier arrière unitaire, reçu dans l'extrémité correspondante de l'évidement du moyeu de rotor, constitué d'un élément d'axe fixé sur la paroi de fond arrière du boltier et supportant un roulement interposé entre cet élément d'axe et la paroi interne de l'évidement du moyeu du rotor. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen d'arbre de chaque rotor comprend en outre un élément d'arbre avant fixé dans la partie avant de l'évidement du moyeu et formant ladite première extrémité du moyen d'arbre. Avec cet agencement, la ligne d'arbre de chaque rotor est ainsi décomposée en deux parties d'extrémité distinctes, permettant ainsi de réduire notablement l'inertie de chaque ensemble tournant, l'ensemble de palier arrière étant entièrement logé dans l'évidement interne du moyeu de rotor, ce qui permet de réduire en conséquence l'en- combrement axial du compresseur Du fait de la faible inertie des en- sembles tournants, qui peut être encore réduite en réalisant les retors en matériau plastique, conformément à une autre caractéristique de l'in- vention, concourant à la réduction d'encombrement du compresseur, l'en- trée de mouvement se fait par le rotor femelle, ce qui provoque ainsi un accroissement,proportionnel au rapport du nombre de dents des rotors mâle et femelle,de la rotation du rotor male et, donc, de la cylindrée par tour du compresseur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisa- tion, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'un compresseur volu- métrique selon l'invention; la figure 2 est une vue similaire mais en coupe longi- tudinale; et la figure 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 2. Comme représenté sur les dessins, le compresseur selon l'invention comprend un corps de boitier 1, d'allure sensiblement paral- lélipédique, ouvert à une extrémité et fermé, à l'autre extrémité, par une paroi de fond arrière 2, le corps de boîtier 1 définissant deux chambres parallèles cylindriques 3 et 4 intercommuniquant longitudinale- ment Dans les chambres 3 et 4 sont reçus respectivement un corps de rotor mâle 5 et un corps de rotor femelle 6, respectivement Dans l'exemple représenté, le corps de rotor mâle 5 comprend quatre filets hélicoïdaux, le corps de rotor femelle comprenant six filets hélicoïdaux Les corps de rotor mâle 5 et de rotor femelle 6 sont creux et traversé 3 par un évi- dement longitudinal 7 et 8, respectivement, se terminant, à l'extrémité arrière, par une portée cylindrique 9 formant un épaulement interne 10 et destinée à recevoir, conformément à l'invention, un ensemble de palier arrière 11 fixé sur la paroi arrière 2 Chaque ensemble de palier arrière 11 comprend un axe tubulaire 12 sur l'extrémité avant duquel est monté un roulement 13 dont la cage intérieure est bloquée contre un épaulement 14 ce l'axe par la tête d'une vis 15 dont l'extrémité filetée vissée dans l'axe tubulaire 12 fait saillie hors de la paroi arrière 2 pour recevoir un écrou 16 assurant le blocage de l'ensemble de palier arrière 11 sur cette paroi arrière 2,contre la face interne de laquelle vient porter un épaulement d'extrémité 17 de l'élément d'axe 12 Le roulement arrière 13 de chaque rotor 5 ou 6 est ainsi disposé à l'intérieur de ce dernier, entre la portée interne 9 et l'élément d'axe 12 qui lui-même est monté en porte-à-faux sur la paroi arrière 2 au moyen de la vis 15 qui le tra- verse entièrement Comme représenté sur la figure 2, un joint 18 est également disposé entre l'élément d'axe 12 et la portée interne 9, ce joint étant maintenu en position axiale, par exemple par une bague 19 vissée dans un taraudage de l'extrémité de la portée lisse interne 9. Egalement conformément à l'invention, les corps de rotor mâle et femelle b ont leur extrémité avant fixée sur un élément d'arbre avant 20 et 21, respectivement Chaque élément d'arbre avant 20, 21 com- porte une tête de diamètre élargi 22 présentant des cannelures périphé- riques et emmanchée, dans l'exemple représenté, dans une partie cylin- drique de montage élargie 23 de l'évidement interne 7 ou 8 définissant un épaulement de butée 24 dirigé vers l'avant, contre lequel vient porter la tête élargie 22 des éléments d'arbre 20 et 21 La tête élargie 22 des éléments d'arbre 20 ou 21 est bloquée dans le corps de rotor correspondant par une bague 25 vissée dans un taraudage de l'extrémité avant de l'évide- 153074 t ment 7 ou 8 du corps de rotor. Les chambres 3 et 4 sont fermées, du côté avant, par une cloison avant 26 d'un élément de boîtier avant 27 définissant les logements pour les engrenages de distribution La cloison avant 26 comporte une par- tie tubulaire en saillie 2 d s'étendant dans l'extrémité avant élargie de l'évidement 7 du corps de rotor mâle 5 et formant une portée lisse pour un roulement 29 et un joint 30 montés sur l'élément d'arbre avant 20, dont la partie d'extrémité extérieure 31 fait saillie vers l'avant,au- delà de la paroi avant 26, pour le montage de deux roues dentées coaxiales de rattra- page de jeu 32 et 33 nécessaires pour éviter tout contact entre les filets de rotors 3 et 4 et coopérant en engrènement avec une roue dentée d'entraî- nement 34 fixée sur la partie d'extrémité 35 de l'élément d'arbre 21 du ro- tor femelle 5 faisant-saillie vers l'avant au-delà de la cloison avant 26 et prolongée, dans cette direction, pour le montage d'une poulie 36 destinée à être couplée au dispositif moteur d'entraînement du compresseur Dans l'exemple représenté, la roue dentée-34 comporte un moyeu 37 emmanché sur l'élément d'arbre 21 et sur lequel sont montés un roulement 38 et un joint 39 prenant appui extérieurement sur des portées correspondantes formées par la cloison avant 26 Les logements des roues dentées de distribution 34 et 32-33 sont fermés par un couvercle avant 40, un joint 41 étant dis- posé entre une portée de ce couvercle avant 40 et la partie d'extrémité 35 de l'élément d'arbre 21 du rotor femelle 6 En place et lieu de l'emmanche- ment des têtes d'extrémité 22 des éléments d'arbre 20 et 21, ces dernières peuvent etre fixées au corps de rotor correspondant 5 ou 6 par clavetage. On notera,notamment en relation avec le rotor mâle 5, que les joints avant ( 30 et 39) sont sensiblement intégrés dans l'espace intérieur du boîtier défini par la cloison avant 26 Le rapport des diamètres primi- tifs des roues dentées de distribution 34 et 32, 33 est le même que le rapport du nombre des filets hélicoïdaux des rotors 5 et 6 Dans l'agen- cement selon l'invention, l'entraînement s'effectuant par le rotor femelle 6, via la roue dentée d'attaque 34, il s'ensuit un accroissement de 50 % de la vitesse de rotation du rotor mâle 5, à savoir, pour une vitesse de rotation d'entrée à la poulie 36 de 15 000 tours par minute, une yi- tesse de rotation du rotor mâle 5 de 22 500 tours par minute, ce qui est autorisé par la réduction de l'inertie ces ensembles tournants Pour réduire encore cette inertie, comme on le voit sur la figure 2, les éléments d'arbre avant 20 et 21 sont partiellement creux et comportent des évidements internes 142 et 43, respectivement, ces éléments d'arbre étant réalisés par exemple par frappe à froid En variante de l'exemple représenté, le corps de bottier 1 peut être réa- lisé en deux parties, avec un plan de joint au niveau de la paroi de fond arrière 2. Sur la figure 1, on a représenté un mode de réalisation avec les lumières d'admission 45 et d'échappement 46 réalisées sur le corps de boîtier central 1, de part et d'autre de celui-ci, ces lumières pouvant être réalisées en variante sur les faces du carter ou sur une face et une zone du boitier 1. L'agencement de compresseur selon l'invention permet de réaliser les corps de rotor 5 et 6 en alliage léger mais également, compte tenu de la classe de compresseur considéré, en matériau plastique rigide,par exemple en résine phénolique ou en polyamide avec charge de verre La conception des lignes d'arbre en deux parties selon l'inven- tion permet en outre, dans ce cas, de réaliser les corps de rotor 5 et 6 par surmoulage sur les éléments d'arbre avant 20 et 21 correspondants. Selon une autre caractéristique de l'invention, les parois des chambres 3 et 4 sont,préalablement au montage, revêtues, comme figuré en 50, d'une couche en surépaisseur d'un matériau de revê- tement érodable par les parties externes adjacentes des rotors et conte- nant des particules de lubrifiant sec Cet agencement permet d'élargir les tolérances d'usinage lors de l'assemblage, les rotors assurant,par effet de rodage, leur passage dans l'épaisseur du matériau de revêtement érodable Ce dernier peut être constitué d'une combinaison d'une résine, * 25 d'un liant dissout dans un solvant volatile, de particules de graphite et/ou de particules de bisulfure de molybdène. Quôique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particulier, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 2530 ? 42 REVENDICATIONS 1 Compresseur à vis, comprenant un boitier ( 1) définis- sant deux chambres parallèles cylindriques ( 3, 4) intercommuniquant lon- gitudinalement, fermées, à une extrémité, par une paroi de fond arrière ( 2), et des passages d'admission ( 45) et d'échappement ( 46), deux rotors parallèles ( 5, 6) à filets hélicoidaux présentant chacun un évidement longitudinal traversant ( 7, 8), chaque rotor étant supporté et entraîné en rotation par un moyen d'arbre comportant une première extrémité ( 31, ) tourillonnant dans une cloison ( 26) rapportée sur l'avant du boîtier ( 1) et fermant les deux chambres ( 3, 4) à l'opposé de ladite - paroi arrière ( 2), lesdites premières extrémités ( 31, 35) étant eou- plées par des roues dentées coopérantes ( 34,; 32, 33), caractérisé en ce que chaque moyen d'arbre comprend un ensemble de palier arrière ( 11) reçu dans l'extrémité correspondante ( 9) de l'évidement ( 7; 8) du rotor ( 5; 6) et constitué d'un élément d'axe ( 12) fixé sur la paroi arrière ( 2) et supportant un roulement ( 13) interposé entre cet élément d'axe et la paroi interne ( 9) de l'évidement ( 7; 8). 2 Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque moyen d'arbre comprend en outre un élément d'arbre avant ( 20; 21) fixé dans la partie avant ( 23) de l'évidement ( 7; 8) du rotor correspondant ( 5; 6) et formant ladite première extrémité ( 31; 35). 3 Compresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cloison avant ( 26) comporte une partie tubulaire ( 28) s'éten- dant dans la partie avant de l'évidement ( 7; 8) du rotor ( 5; 6) et formant portée extérieure pour un joint annulaire ( 30, 39) de l'élément d'arbre avant ( 20; 21). 4 Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément d'arbre avant ( 20; 21) comprend une partie d'extrémité élargie ( 22) de montage dans l'évidement ( 7, 23; 8, 23) du rotor ( 5; 6) . 5 Compresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément d'axe ( 12) de l'ensemble de palier arrière ( 11) supporte un joint annulaire ( 18) coopérant extérieurement avec la paroi interne ( 9) de l'évidement ( 7; 8) du rotor ( 5; 6). 6 Compresseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément d'axe ( 12) est fixé sur la paroi:de fond arrière ( 2) par une vis centrale ( 15). 7 Compresseur selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'élément d'arbre avant ( 21) du rotor femelle ( 6) comporte des moyens de couplage ( 36) à un dispositif moteur d'entraîne- ment. 8 Compresseur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte, monté sur l'élément d'arbre avant ( 20) du rotor mâle ( 5), un engrenage double de rattrapage de jeu ( 32, 33). 9 Compresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rotors ( 5; 6) sont réalisés en matériau plas- tique. Compresseur selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que chaque rotor ( 5; 6) est surmoulé sur l'élément d'arbre avant ( 20; 21). 11 Compresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois internes des chambres ( 3, 4) du bottier sont revêtues d'une couche en surépaisseur ( 50) d'un matériau de revête- ment érodable par les parties adjacentes des rotors et contenant des particules de lubrifiant sec.