Brevet FR2537667A1 — publié le 19840615

CARTER DE COMPRESSEUR ROTATIF L'invention se rapporte à un carter de compresseur rotatif à utiliser dans un compresseur à aubes mobiles, qui peut être employé dans un mo- teur à combustion interne suralimenté. Il est inévitable que le carter d'un compresseur chauffe et se dilate thermiquement par suite de la compression adiabatique de l'air quand le compresseur est en fonctionnement En géné- ral, le carter central est assujetti axialement aux carters latéraux opposés ou à ce qui en tient lieu par quatre ou plus de quatre boulons qui sont dis- posés circulairement, en équidistance et qui passent à travers les carters central et latéraux et les réunit en un seul corps Les boulons empêchent les parties boulonnées du carter central de se dilater radialement sous l'action thermique, mais permet l'ex- pansion thermique radiale des quatre parties intermé- diaires entre les parties boulonnées adjacentes, en sorte que la périphérie intérieure du carter central se dilate thermiquement sous une forme plus ou moins carrée Il s'en suit des difficultés possibles avec la déformation thermique de la périphérie intérieure du carter, ce qui réduit les perfomances du compres- seur. Dans l'exposé d'invention japonais N O 58-65988 publié le 19 avril 1983, est illustré un compresseur rotatif muni d'un manchon rotatif interposé entre le carter central et un rotor et supporté, libre en flot- -2- tement, par un fluide compressible Ce compresseur est particulièrement adapté à l'usage dans les mo- teurs d'automobiles suralimentés qui doivent fonc- tionner sur une large gamme de vitesses Le manchon rotatif tourne avec les aubes pour éviter la chaleur de friction et l'usure de l'apex de chaque aube Ce- pendant, si la périphérie intérieure du carter cen- tral est déformée thermiquement, il peut en résulter des difficultés dans la mesure o la capacité de sus- tentation de l'espace faisant coussin d'air défini entre la périphérie intérieure du carter central et la périphérie extérieure du manchon rotatif s'abaisse à tel point que le manchon rotatif peut venir râcler la périphérie intérieure du carter central. Selon l'invention, on propose un carter de compresseur rotatif dans lequel la périphérie inté- rieure garde toujours sa rotondité quelle que soit l'élévation de température dans le compresseur par suite de la compression adiabatique inévitable. Pour atteindre cet objectif, le carter de compresseur selon l'invention comprend un carter cen- tral ayant une périphérie extérieure intégralement façonnée avec un treillis de renforcement Le treillis peut être soit carré, soit en losanges ou soit alvê- olé Le treillis de renforcement décentralise le stress thermique dans les parties intermédiaires entre les par- ties boulonnées adjacentes et empêche que la périphérie intérieure du carter central ne perdre sa rotondité. Le treillis de renforcement rayonne efficacement la chaleur depuis le carter central vers l'air libre En particulier, les treillis en alvéoles ou en losanges sont plus efficaces pour refroidir le carter central, -3car ils produisent des flux d'air discontinus aux alentours de la périphérie extérieure du carter cen- tral. Les avantages offerts par l'invention sont principalement que les performances du compresseur ne sont pas abaissées par une augmentation de tem- pérature due à la compression adiabatique inévitable de l'air et qu'il ne peut intervenir que difficile- ment des difficultés de raclement ou de grippage dans des compresseurs du type ayant un manchon rotatif monté, libre en rotation, dans un carter central avec des aubes. L'invention sera mieux comprise en référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple non limita- tif Dans ce dessin la figure 1 est une coupe axiale du compres- seur selon l'invention, la figure 2 est une coupe selon l'axe II-II de la figure 1, les figures 3 et 4 sont des vues d'artiste et en coupe des carters centraux des figures 1 et 2, et les figures 5 et 6 sont des vues d'artiste d'autres formes d'exécution, semblables à la figure 3. En référence initialement à la figure 1, le compresseur présente un rotor 10 intégralement muni d'un arbre-rotatif 12, qui est supporté, libre en ro- tation, par des paliers 18,19 logés dans des carters latéraux avant et arrière 21,23 et qui est fixé à l'ex-. trémité avant à une poulie 1 4, mise en rotation par un moteur non représenté sur la figure Des aubes 16, libres en glissement, sont fixées radialement dans des -4- gorges d'aubes 15 respectives dans le rotor 10 et ont leur apex en contact avec la périphérie inté- rieure d'un manchon rotatif 30 Le manchon rotatif est monté à l'intérieur d 'un carter central 22, ce qui définitun espace faisant coussin d'air 40 de 0,02 à 0,15 mm de largeur Un joint est interposé entre le carter latéral arrière 23 et le couvercle arrière 24 o sont ménagées des chambres de décharge et de succion 41,51 La chambre de décharge 41 est reliée intérieurement à travers une soupape de décharge 66 à un orifice de décharge 42 et la chambre de suc- cion 51 est reliée intérieurementà un orifice de succion 52 Le carter latéral arrière 23 comprend un alésage à haute pression 44 s'étendant depuis la soupape de dé- charge 60 à une gorge à haute pression 45 ménagée à la surface de jonction entre le carter central 22 et. le carter latéral arrière 23 Le carter central 22 com- prend un passage à haute pression 46, qui s'étend axia- lement depuis la gorge à haute pression 45 Le passage à haute pression 46 est muni d'une pluralité d'étranglements 47 ouverts dans un espace faisant coussin d'air 40 dé- fini entre la périphérie intérieure du carter central et la périphérie extérieure du manchon-rotatif 30 Ainsi, la chambre de décharge 41 est connectée intérieurement à l'espace faisant coussin d'air 40 Des boulons 27 passent à travers des portions renforcées 28 du carter central 22, des carters latéraux avant et arrière 21, 23 et du couvercle arrière 24 pour les réunir axiale- ment en un seul corps Les carters latéraux avant et arrière 21,23 comprennent à leur surface des gorges an- nulaires dans lesquelles sont noyés des joints sans huile 25, en carbone, alumine, nitrure de silicium ou autre matière semblable, afin d'assurer un contact -5- lisse avec les surfaces latérales respectives du manchon rotatif 30. Comme on peut le voir sur la figure 2, les passages à haute pression 46 sont disposés sur la rainureà haute pression 45 qui forme un arc circulaire sous-tendant un angle d'environ 1700 sur le côté com- pression du compresseur Quatre aubes 16, fixées dans leur gorge d'aube 15, délimitent un espace de succion 53 du côté succion du compresseur, et un espace de compression 43 du côté compression, avec la périphé- rie extérieure du rotor 10 et la périphérie intérieure du manchon rotatif 30 Quatre boulons 27 sont disposés circulairement, en équidistance, dans les parties ren- forcées 28 du carter central 22 Les parties renforcées 28 sont reliées à leur périphérie, les unes aux autres, par le treillis de renforcement 29 L'espace faisant coussin d'air 40 ménagé entre le manchon rotatif 30 et le carter central 22 garde ainsi sa circularité et est supporté, libre en flottement, par le manchon rotatif 30. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, le carter central 22 présente, sur toute sa périphérie extérieure, un treillis de renforcement carré 29 qui s'étend dans les deux directions axiale et périphéri- que Le treillis de renforcement présente radialement la même épaisseur que celle de la paroi 28 à travers laquelle passent les boulons Le treillis de renforce- ment 29 peut présenter une autre forme que la forme carrée, par exemple en losanges ou alvéolée comme on le voit sur les figures 5 et 6 Le treillis de renforcement 29 se termine axialement dans les flancs opposés du car ter central 22 o les carters latéraux avant et arriè- re sont assujettis. -6- En cours de fonctionnement, la rotation du moteur est transmise au rotor 10 par la poulie 14. Quand le rotor 10 tourne, l'air est adiabatiquement comprimé dans l'espace de compression 43 jusqu'à at- teindre sa température, qui est transférée au carter central 22 à travers le manchon rotatif 30 La chaleur de friction, générée dans les paliers, joints et autres pièces, est également transférée au carter central 22. En conséquence, le carter central 22 voit sa tempéra- ture monter d'environ 850 C et se dilate thermique- ment Le treillis de renforcement 29 permet aux parties intermédiaires entre les parties boulonnées 28 de se dilater thermiquement, autant que dans le voisinage des parties boulonnées 28, que dans les deux directions axiale et radiale, ce qui a comme résultat que la pé- riphérie intérieure du carter central 22 se dilate sans perdre sa circularité Autrement, la partie in- termédiaire se dilaterait plus que le voisinage des parties boulonnées 28 et déformerait la partie inté- rieure du carter 22 sous une forme plus ou moins car- rée L'espace faisant coussin d'air 40 compris entre la périphérie intérieure du carter central 22 et la périphérie extérieure du manchon rotatif 30 garde tou- jours sa circularité, ainsi que sa capacité de sustentation, et supporte, libre en flottement, le man- chon rotatif 30 quelle que soit l'élévation de tempé- rature dans le compresseur Ainsi, le manchon rotatif peut tourner sans râcler ni gripper la périphérie intérieure du carter central 22 Le treillis de renfor- cement en losanges ou en alvéoles 29 non seulement rayonne la chaleur depuis le carter central 22, mais produit également un flux d'air discontinu qui refroidit le carter central 22, avec comme résultat que la tem- pérature dans le carter central 22 n'excède pas une limite tolérable. On comprendra que le carter de compresseur rotatif de l'invention n'est pas seulement utilisable pour les compresseurs rotatifs du type présentant un manchon rotatif comme décrit plus haut, mais aussi pour les compresseurs conventionnels dans lesquels les aubes glissent en friction le long de la périphérie intérieure du carter central. REVENDICATIONS 1 Carter de compresseur rotatif comprenant un carter central, caractérisé en ce que le carter central présente, sur toute sa périphérie, un treil- lis de renforcement ( 29). 2 Carter de compresseur rotatif selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le treillis de renforcement ( 29)-est carré. 3 Carter de compresseur rotatif selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le treillis de renforcement ( 29) est en-losanges. 4 Carter de compresseur rotatif selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le treillis de renforcement ( 29) est alvéolé. Utilisation du carter de compresseur rotatif selon l'une des revendications 1 àd 4 dans un compres- seur du type à aubes glissantes. 6 Utilisation du carter de compresseur rotatif selon l'une des revendications 1 à 4 dans un compres- seur dans lequel un manchon rotatif est monté, libre en rotation, dans un carter central avec des aubes fixées radialement, libres en déplacement, dans un rotor.