Brevet FR2537666A1 — publié le 19840615

COMPRESSEUR ROTATIF L'invention se rapporte à un compresseur rotatif muni d'un carter central, de deux carters latéraux, d'un manchon rotatif monté, libre en ro- tation, dans le carter central avec des aubes fixées radialement, libres en glissement, dans un rotor ex- centriquement disposé dans le manchon rotatif Elle se rapporte plus particulièrement à un compresseur qui présente des caractéristiques de mise en route améliorée et qui est utilisable dans un moteur à combustion interne suralimenté. Dans l'exposé d'invention japonais 58-65988 publié le 19 avril 1983, est illustré un compresseur rotatif comprenant un manchon rotatif interposé entre un carter central et un rotor et supporté, libre en flottement, par un fluide compressible Ce compresseur est particulièrement adapté aux moteurs d'automobiles suralimentés,qui doivent opérer sur une large gamme de vitesses Le manchon rotatif tourne avec les aubes de façon à éliminer la chaleur de frottement et l'usure de frottement à l'apex de chaque aube Cependant, il subsiste une possibilité de grippage quand le manchon rotatif a une de ses surfaces d'extrémité opposées en contact par friction avec la surface intérieure du carter latéral. Selon l'invention, on propose un compresseur rotatif dans lequel le manchon rotatif est monté, libre en rotation, dans un carter central avec des aubes et est empêché de venir en contact direct avec la surface intérieure du carter latéral. -2- Pour atteindre cet objectif, le compresseur selon l'invention comprend un carter central, des carters latéraux avant et arrière, un manchon rota- tif monté, libre en rotation, dans le carter central, avec des aubes fixées radialement, libres en glisse- ment, dans un rotor disposé excentriquement dans le manchon rotatif, des chambres de décharge et de succion, et un espace faisant coussin d'air défini entre la périphérie extérieure du manchon rotatif et la péri- phérie intérieure du carter central, cet espace fai- sant coussin d'air étant alimenté en air comprimé par le compresseur, caractérisé en ce qu'une pluralité de gorges guides d'air sont façonnées sur les surfaces latérales du manchon rotatif Les gorges guides d'air sont séparées les unes des autres pour conduire l'air dans un espace libre ménagé entre le manchon rotatif et chacun des carters latéraux avant et arrière et former un film d'air entre eux, lorsque le manchon rotatif tourne Des paliers sans huile sont de préfé- rence noyés dans la surface intérieure des deux car- ters latéraux pour éviter le contact direct entre eux au moment de la mise en route. Les avantages offerts par l'invention sont principalement que les surfaces latérales opposées du manchon rotatif et les surfaces intérieures des deux carters latéraux sont exempts d'usure. L'invention sera mieux comprise en référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif. Dans ce dessin la figure 1 est une vue d'artiste d'une forme d'exécution de l'invention, en partie éclatée pour révéler l'intérieur du compresseur rotatif, -3- la figure 2 est une coupe axiale du com- presseur de la figure 1, la figure 3 est une coupe selon l'axe III- III de la'figure 2, les figures 4 et 5 sont des vues d'artiste et en coupe du manchon rotatif de la figure 1, les figures 6 et 7 sont des vues d'artiste d'autres formes d'exécution semblables à la figure 4, et les figures 8 à 10 sont des vues de côté de différentes formes d'exécution. En se référant initialement à la figure 1, le compresseur a un rotor 10 muni intégralement d'un arbre rotatif 12, qui est supporté, libre en rotation, par des paliers 18,19 dans des carters latéraux res- pectivement avant et arrière 21,23, et est fixé à l'extrémité avant à une poulie qui est mise en rota- tion par un moteur non représentée Des aubes 16 sont fixées radialement, libres en glissement, dans des gorges de vannes 15 ménagées dans le rotor 10 et ont leur apex en contact avec la périphérie intérieure du manchon rotatif 30 Le manchon rotatif 30 est monté à l'intérieur du carter central 22 pour définir un espace faisant coussin d'air 40 d'une épaisseur de 0,02 à 0,15 Rmm Un joint est interposé entre le loge- ment latéral arrière 23 et le couvercle arrière 24 ou sont ménagées une chambre de décharge 41 et une chambre de succion non représentée Des paliers sans huile 25 sont noyés dans les gorges annulaires res- pectives 26 dans les deux carters latéraux 21,23 pour un contact doux avec la surface latérale du man- chon rotatif 30. -4- Comme on peut le voir sur la figure 2, chaque aube 16 s'étend radialement depuis la gorge d'aube dans le rotor 10 et a son apex en contact avec la pé- riphérie intérieure du manchon rotatif 30 La chambre de décharge 41 est reliée intérieurement à travers une soupape de décharge 60 à un orifice de décharge 42 et la chambre de succion 51 est reliée intérieure- ment à un orifice de succion 52 Le carter latéral arrière 23 comprend un alésage à haute pression 44 s'étendant depuis la soupape de décharge 60 vers une gorge à haute pression 45 ménagée à la surface de jonction entre le carter central 22 et le carter la- téral arrière 23 Le carter central 22 comprend un passage à haute pression 46, qui s'étend axialement depuis la gorge à haute pression 45 Le passage à haute pression 46 est muni d'une pluralité d'étranglements 47 ouverts vers un espace faisant coussin d'air 40 entre la périphérie intérieure du carter central 22 et la périphérie extérieure du manchon rotatif 30 Ainsi, la chambre de décharge est reliée intérieurement à l'espace faisant coussin d'air 40 Des boulons 27 pas- sent à travers des parties renforcées 28 du carter central 22, des carters-latéraux avant et arrière 21, 23 et d'un couvercle arrière 24 pour les réunir axia- lement en un seul corps Les carters latéraux avant et arrière 21,23 comprennent à leur surface intérieure des gorges annulaires 26 dans lesquelles sont noyés des palierssans huile 25, en carbone, alumine, nitrure de silicium ou autre, pour assurer un contact lisse avec les surfaces latérales respectives du manchon ro- tatif 30 Des paliers à billes 18,19 supportent l'ar- bre rotatif 12, qui est relié à la poulie 14, mais peut en être désolidarisé, par l'intermédiaire d'un embra- yage magnétique. -5- Comme on peut le voir sur la figure 3, les passages à haute pression 46 sont disposés sur une gorge à haute pression 45 qui forme un arc circulaire sous-tendant un angle d'environ 1700, du côté compres- sion du compresseur. L'espace faisant coussin d'air 40 défini entre la périphérie intérieure du carter central 22 et la périphérie extérieure du manchon rotatif 30 supporte, libre en flottement, le manchon rotatif 30. Quatre aubes 16, fixées dans des gorges d'aubes 15, délimitent un espace de succion 53, du côté succion, et un espace de compression 43, du côté compression, avec la périphérie extérieure du rotorl O et la péri- phérie intérieure du manchon rotatif 30 Quatre bou- lons 27 sont disposés circulairement, à équidistance, dans la partie renforcée 28 du carter central 22. Comme on peut le voir sur les figures 4 et , une pluralité de gorges radiales guides d'air 39 sont ménagées sur les surfaces latérales opposées 38 du manchon rotatif 30, par gravure électrolytique ou mé- thode dite "shot-blast" Les gorges guides d'air 39 sont symétriques par rapport à l'axe du manchon rotatif 30 et séparées les unes des autres, chacune s'étendant depuis la périphérie intérieure 37 du manchon rotatif au voisinage de la périphérie extérieure 31 du manchon rotatif 30. Les gorges guides d'air peuvent avoir des formes diverses, comme on le peut le voir sur les figures 6 à 10 Le manchon rotatif 30 a ses gorges guides d'air 39 étant chacunerelativement larges et s'étendant radialement depuis la périphérie intérieure 37 pour tourner en direction de la périphérie, à l'op- 253 '7666 posé de la direction de rotation montrée par la flèche (figure 6) Le manchon rotatif 30 a ses gor- ges guides d'air 39 étant chacune relativement larges et inclinées vers la direction de rotation montrée par la flèche et s'étendant depuis la périphérie in- térieure 37 vers la périphérie extérieure (figure 7). Le manchon rotatif 30 peut avoir une variété de gor- ges guides d'air 39 radiales et minces s'étendant de- puis la périphérie intérieure 37 vers la périphérie extérieure 31 (figure 8). Comme on le voit sur les figures 9 et 10, les gorges guides d'air 39 qui sont minces et radiales ou en biais, s'étendent depuis le voisinage de la pé- riphérie intérieure 37 vers la périphérie extérieure 31 du manchon rotatif 30. En cours d'opération, la rotation du moteur- est transmise au rotor par la poulie 14 Le rotor 10 tourne lentement au départ et l'air comprimé dans l'espace de compression 43 sort à travers les deux espaces libres délimités par le manchon rotatif 30, les carters latéraux avant et arrière 21,23, et entre dans l'espace faisant coussin d'air 40 D'autre part, de l'air entre dans l'espace de succion 53 le long des gorges guides d'air 39 depuis l'espace faisant coussin d'air 40 L'air s' écoulant dans l'espace fai- sant coussin d'air 40 et dans les espaces de compres- sion et succion 53,43, forme un film de fluide entre les surfaces latérales opposées 38 et les paliers sans huile respectifs 25 noyés dans les carters latéraux avant et arrière 21,23, ce qui crée une poussée d'air qui permet au manchon rotatif 30 de tourner sans venir en contact avec les carters latéraux avant et arrière 21,23 Sous l'action de la force centrifuge, de l'air -7- est forcé hors de l'intérieur du manchon rotatif 30 vers l'espace faisant coussin d'air 40 le long des gorges guides d'air 39 durant le fonctionnement à haute vitesse pour former un film de fluide entre les surfaces latérales opposées 38 et les paliers sans huile respectifs 25 noyés dans les carters latéraux avant et arrière 21,23, ce qui produit une poussée d'air qui permet au manchon rotatif 30 de tourner sans venir en contact avec les carters latéraux avant et arrière 21,23 Les gorges guides dlair 39 relati- vement larges conviennent à des compresseurs tour- nant à haute vitesse, car elles produisent un flux d'air relativement large depuis le manchon rotatif jusqu'à l'espace faisant coussin d'air 40 quand le rotor tourne à haute vitesse. Le manchon rotatif 30 et les carters laté- raux avant et arrière 21, 23 n'ont aucun contact avec eux quand le rotor 10 tourne Ainsi, on ne risque pas de grippage dé aux forces de friction entre les sur- faces latérales du manchon rotatif 30 et la surface intérieure des carters latéraux 21,23 Les paliers an- nulaires sans huile 25 sont noyés dans les gorges an- nulaires 26 aux surfaces intérieures des carters la- téraux avant et arrière 21,23 pour empêcher l'usure des surfaces latérales 38 du manchon rotatif 30 A l'arrêt, le manchon rotatif 30 est en contact avec l'un ou l'autre des carters latéraux 21,23 en sorte qu'il est inévitable qu'il y ait un contact avec le carter latéral en début de rotation Mais le manchon rotatif 30 est protégé contre l'usure par les paliers sans huile 25 Une fois que le rotor 10 tourne, les gorges guides d'air 39 apportent bientôt leur poussée d'air pour protéger les surfaces latérales 38 du man- chon rotatif 30, ainsi que les paliers sans huile 25, contre l'usure. REVENDICATIONS 1 Compresseur rotatif comprenant un carter central, des carters latéraux avant et arrière, un manchon rotatif monté, libre en rotation, dans les carters central et latéraux avant et arrière avec des-aubes fixées radialement, libres en déplacement, dans un rotor disposé excentriquement dans le man- chon rotatif, caractérisé en ce qu'une pluralité de gorges guides d'air ( 39)-sont façonnées sur les sur- faces latérales opposées ( 38) du manchon rotatif ( 30) et séparées les unes des autres à leur périphérie. 2 Compresseur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les carters latéraux avant et arrière ( 21,23) ont leur surface intérieure munie de paliers sans huile ( 25) pour s'engager en glissement avec la surface latérale du manchon rotatif ( 30 >. 3 Compresseur rotatif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les paliers sans huile ( 25) sont en carbone. 4 Compresseur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gorges guides d'air ( 39) s'étendent radialement ou en biais depuis la périphérie intérieure ( 37) du manchon rotatif ( 30) vers la péri- phérie extérieure ou le voisinage de la périphérie ex- térieure ( 31) du manchon rotatif. 5 Compresseur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gorges guides d'air ( 39) s'étendent radialement ou en biais depuis le voisinage de la périphérie intérieure ( 37) du manchon rotatif vers la périphérie extérieure ( 31) du manchon rotatif.