Brevet FR2537665A1 — publié le 19840615

COMPRESSEUR ROTATIF L'invention se rapporte à un compresseur rota- tif utilisable dans un moteur à combustion interne sura- limenté pour véhicule, ce compresseur étant muni d'un manchon rotatif monté,libre en rotation, dans un carter central et comprenant des aubes radiales fixéeslibres en glissement, dans un rotor disposé excentriquement dans le manchon rotatif Entre la périphérie extérieure du manchon rotatif et la pé- riphérie intérieure du carter central se trouve un espace faisant coussin d'air qui supporte, libre en flottement, le manchon rotatif. 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 flot- tement, 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'u- sure de frottement à l'apex de chaque aube Cependant, il subsiste une possibilité de grippage si l'air est hautement compressé dans l'espace de compression con- finé entre le manchon rotatif, le rotor et les aubes adjacentes, poussant le manchon rotatif depuis l'in- térieur vers la périphérie intérieure du carter cen- tral. Selon l'invention, on propose un compresseur rotatif dans lequel un manchon rotatif est monté, libre -2- en rotation, dans un carter central avec des aubes fixées radialement, libres en glissement, dans un rotor disposé excentriquement dans le manchon rota- tif et est empêché de se gripper contre la périphérie intérieure du carter central lorsqu'il est déplacé vers la périphérie intérieure, côté compression, du carter central par l'air à haute pression dans l'es- pace de compression. Pour atteindre cet objectif, le compresseur selon l'invention comprend un manchon rotatif monté, libre en rotation, dans un carter central avec des aubes fixées radialement, libres en glissement, dans un rotor disposé excentriquement dans le manchon ro- tatif, un espace faisant coussin d'air défini entre la périphérie extérieure du manchon rotatif et la pé- riphérie intérieure du carter central, ainsi que des chambres de décharge et succion L'espace faisant cous- sin d'air est alimenté, par des étranglements ménagés dans le carter central, côté compression, avec de l'air comprimé du compresseur L'air à haute pression est conduit vers un passage à haute pression dans le carter central, côté compression, par un alésage à haute pres- sion s'étendant depuis la chambre de décharge vers les surfaces de jonction des carters latéral et central, de même que par une gorge à haute pression s'étendant le long des surfaces de jonction et croisant l'alésage à haute pression, puis injecté dans l'espace faisant coussin d'air par une pluralité d'étranglements ouverts à la périphérie intérieure du carter central, côté compression, depuis le passage à haute pression L'air injecté du côté compression de l'espace faisant cous- sin -d'air produit une pression statique qui repousse et empêche le manchon rotatif de venir en contact avec -3 - la périphérie intérieure du carter central L'espace faisant coussin d'air est relié intérieurement à l'atmosphère à travers des gorges de retour d'air avant et arrière ménagées dans les surfaces intérieures, côté succion, des carters latéraux avant et arribree un passage de retour d'air passant à travers le carter central et croisant les deux gorges de retour d'air, à travers une ouverture branchée depuis le passage de retour d'air vers l'atmosphère Ou bien l'espace fai- sant coussin d'air est connecté intérieurement à la chambre de succion à travers un alésage à basse pression formé dans le carter latéral pour relier le passage de retour d'air à la chambre de succion L'air s'écoule rapidement depuisle côté de compression vers le côté de succion de l'espace faisant coussin d'air et pro- duit aisément une pression dynamique qui supporte, libre en flottement, le manchon rotatif. 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, la figure 2 est une coupe axiale du compres- seur de la figure 1, la figure 3 est une coupe prise selon l'axe III-III de la figure 2, la figure 4 est une vue en coupe quelque peu agrandie de la figure 1, la figure 5 est une coupe d'une autre forme d'exécution, semblable à la figure 3, -4- la figure 6 est une vue en coupe selon l'axe VI-VI de la figure 5, la figure 7 est une coupe d'une autre forme d'exécution, semblable à la figure 3, les figures 8 et 9 sont des coupes d'autres formes d'exécution, semblables à la figure 6. En se référant initialement à la figure 1, le compresseur a-un rotor 10 mun-i intégralement d'un arbre rotatif 12, qui est supporté, libre en rotation, par des paliers 18,19 dans des carters latéraux respec- tivement avant et arrière 21,23, et est fixé à l'ex- trémité avant à une poulie gui est mise en rotation. par un moteur non représenté Des aubes 16 sont fixées radialement, libres en glissement, dans des gorges de vannes 15 ménagées dans le rotor 10 Le manchon rotatif est monté à l'intérieur du carter central 22 pour définir un espace faisant coussin d'air 40 d'une épais- seur de 0,02 à 0,15 mm Un joint est interposé entre le logement latéral arrière 23 et le couvercle arrière 24 o sont ménagées une chambre de décharge 41 et une chambre de succion, non représentée. Comme on peut le voir sur les figures 2 et 4, chaque aube 16 s'étend radialement depuis la gorge d'aube 16 et a son apex en contact avec la périphérie intérieure du manchon rotatif 30 La chambre de déchar- ge 41 est reliée intérieurement à un orifice de dé- charge 42 à travers une soupape de décharge 60 et la chambre de succion 51 est reliée intérieurement à un orifice de succion 52 Des boulons 27 passent à tra- vers des parties renforcées 28 de la paroi du carter central 22 pour réunir fermement les carters latéraux avant et arrière 21,23, le carter central 22 et le -5- couvercle arrière 24 Le carter latéral arrière 23 comprend un alésage à haute pression 44 s'étendant depuis la soupape de décharge 60 jusqu'à la surface de jonction entre le carter central 22 et le carter latéral arrière 23 Le carter central 22 comprend sur sa surface, côté arrière, une gorge à haute pres- sion 45 qui forme un arc circulaire sous-tendant un angle de moins de 1700 et croise l'alésage à haute pression 44 Le carter central 22 présente une plu- ralité de passages à haute pression 46 s'étendant axialement depuis la gorge à haute pression 45. Chaque passage à haute pression 46 est muni d'une plu- ralité d'étranglements 47 ouverts dans la périphérie intérieure, côté compression, du carter central 22. Ainsi, la chambre de décharge est reliée intérieure- ment à l'espace faisant coussin d'air 40 La chambre de décharge 41 est également reliée à la gorge d'aube par l'intermédiaire d'un alésage intérieur à haute pression 48 s'étendant depuis l'orifice de décharge 42 et croisant une gorge intérieure à haute pression 49, alors que chaque aube 16 est située du côté compres- sion. La chambre de succion 51 dans le couvercle arrière 24 est reliée intérieurement à une gorge ar- rière à basse pression 55 ménagée dans le carter cen- tral 22 à travers un alésage à basse pression 54 ména- gé dans le carter latéral arrière Un passage de retour d'air 56 passe à travers le carter central 22 pour relier les gorges à basse pression avant et arrière 55. Les deux gorges à basse pression 55 sont symétriques et sont reliées à l'espace faisant coussin d'air 40 par l'intermédiaire de gorges avant et arrière de re- tour d'air 57 qui s'étendent radialement depuis l'es- -6- pace faisant coussin d'air 40 vers la gorge à basse pression 55 Le passage de retour d'air 56 est branché à l'air libre à travers un orifice 50, sur lequel est montée une soupape non représentée Ainsi, l'espace faisant coussin d'air 40 est relié intérieurement à la chambre de succion 51 ou à l'atmosphère La chambre de succion est également reliée à la gorge d'aube 15, du côté succion, à travers un alésage intérieur à basse pression 58 ménagé dans le carter latéral arrière 23 et une gorge intérieure à basse pression 59 Pour le cas o le compresseur doit avoir un haut taux de com- pression, le passage de retour d'air et les gorges 56, 57, ainsi que l'alésage et la gorge à basse pression 54,55 sont éliminés. Comme on peut le voir sur la figure 2, les paliers 18,19 sont contenus dans les carters latéraux avant et arrière 21,23 pour supporter l'arbre rotatif 12 qui est relié à la poulie 14, mais peut en être désolidarisé, par l'intermédiaire d'un embrayage élec- tromagnétique Les carters latéraux avant et arrière 21,23 ont leur surface intérieure façonnée avec des gorges annulaires 26 dans lesquelles des paliers sans huile 25 sont noyés pour assurer un contact lisse avec les surfaces latérales du manchon rotatif 30. Comme on peut le voir sur la figure 3, le passage à haute pression 46 est disposé sur la gorge à haute pression 45 qui forme un arc circulaire sous- tendant un angle de moins de 1700 du côté compression du compresseur Une pluralité de passages à haute pression 46 s'étendent axialement depuis la gorge à haute pression 45 vers le carter central 22 Un pas- sage de retour d'air 56 unique est disposé sur la gorge à -7- basse pression 55 et relié à travers la gorge de retour d'air 57 à l'espace faisant coussin d'air défini entre la périphérie intérieure du carter central 22 et la périphérie extérieure du manchon rotatif 30 Quatre aubes 16 sont fixées dans les gorges d'aubes 15 pour délimiter les espaces de compression et succion 43,53 sur les côtés respec- tifs de compression et succion, avec la surface ex- térieure du rotor 10 et la surface intérieure du manchon rotatif 30 Quatre boulons 27 sont disposés circulairement, en équidistance, dans des parties renforcées 28 du carter central 22. En cours de fonctionnement, la rotation du moteur est transmise au rotor 10 par la poulie 14. Quand le moteur 10 tourne, de l'air est admis dans l'espace de succion 54 depuis la chambre de succion 51, puis comprimé dans l'espace de compression 43, d'o il est délivré dans la chambre de décharge 41. Une partie de l'air comprimé dans la chambre de dé- charge 41 est conduit à un passage à haute pression 46 à travers un alésage à haute pression 44 et une gorge à haute pression 45, puis injecté dans l'espace faisant coussin d'air 40 à travers les étranglements 47 disposés axialement et symétriquement dans la péri- phérie intérieure, côté compression, du carter cen- tral 22 L'air injecté forme un coussin d'air statique qui empêche le manchon rotatif 30 de venir en contact avec la périphérie intérieure du carter central 22. Ainsi, de l'air s'écoule de façon stable et symétrique depuis le côté compression vers le côté succion de l'espace faisant coussin d'air 40 pour produire une pression dynamique qui supporte, libre en flottement, le manchon rotatif 30 Cela signifie que les pressions -8- statique et dynamique de l'air injecté non seulement repoussent le manchon rotatif 30 quand l'air compri- mé dans l'espace de compression 43 déplace le manchon rotatif en direction de la périphérie intérieure du carter central 22, côté compression, mais également augmente les capacités de sustentation de l'espace faisant coussin d'air 40 Par la suite, l'air entre radialement et symétriquement dans les gorges 57 de retour d'air avant et arrière et s'échappe vers l'air libre à travers les passages de retour d'air 58 et l'ouverture 50, ou retourne à la chambre de succion 51 à travers la gorge à basse pression 55 et l'alésage à basse pression 54. L'alésage à haute pression 44 peut être relié directement à l'ouverture de décharge 42 sans l'in- tervention d'une soupape de décharge 60 Les gorges à haute pression et à basse pression 45,55 peuvent être façonnées soit dans le carter central 22, soit dans les carters latéraux avant et arrière 2123, soit dans les deux. Comme on peut le voir sur les figures 5 et 6, le carter central 22 est façonné sur ses côtés inté- rieurs opposés, avec les deux gorges de retour d'air 61 qui forment un arc semi-circulaire du côté succion du carter central 22 Les deux gorges de retour d'air 61 font l'intersection avec l'alésage de retour d'air 56 L'air est injecté à travers les étranglements 47 dans l'espace faisant coussin d'air 40 entre le man- chon rotatif 30 et le carter central 22 pour s'écouler rapidement vers l'alésage de retour d'air 56 à travers les gorges de retour d'air 67 et produire une pression dynamique. -9- Comme on peut le voir sur la figure 7, la gorge de retour d'air 61 n'est pas limitée à une forme semi-circulaire ne peut être entièrement cir- culaire, en étant façonnée dans les côtés opposés du carter central 22. Comme on le voit sur les figures 8 et 9, la gorge de retour d'air 61 peut être ménagée dans l'un, l'autre, ou les deux côtés extérieurs du man- chon rotatif 30 et du carter central 22 pour pro- duire un écoulement d'air doux dans l'espace faisant coussin d'air 40 et augmenter l'effet de sustentation. REVENDICATIONS- 1 Compresseur rotatif comprenant un carter central, deux carters latéraux, un manchon rotatif monté, libre en rotation, dans le carter central avec des aubes fixées radialement, libres en glis- sement, dans un rotor disposé excentriquement dans le manchon rotatif, un espace faisant coussin d'air défini entre la périphérie intérieure du carter central et la périphérie extérieure du manchon rota- tif, et une paire de chambresde décharge et de suc- cion, caractérisé en ce que le carter central ( 22) présente au moins un passage à haute pression ( 46) relié intérieurement à l'air comprimé dans le com- presseur et une pluralité d'étranglements ( 47) ouverts à la périphérie intérieure, côté compression, du carter central depuis le passage à haute pression, de l'air comprimé étant admis dans l'espace faisant coussin d'air ( 40) pour supporter, libre en flot- tement, le manchon rotatif ( 30). 2 Compresseur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage à haute pression ( 46) est relié intérieurement à la chambre de déchar- ge ( 41) à travers une gorge à haute pression ( 45) fa- çonnée dans le carter central ou au moins un des car- ters latéraux, ou dans les deux, et croisent le pas- sage à haute pression et un alésage à haute pression ( 44) s'étendant depuis la chambre de décharge vers la gorge à haute pression. 3 Compresseur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les passages à haute pression 11 - ( 46) forment un arc circulaire soustendant un angle de moins de 1700. 4 Coimpresseur rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace faisant coussin d'air ( 40) est relié intérieurement à la chambre de succion ( 51) à travers une paire de gorges de retour d'air avant et arrière ( 57,61), façonnées sur les surfaces latérales opposées du carter central, un passage de retour d'air ( 56) passant à travers le carter latéral, côté succion, pour croiser les gorges de retour d'air, et qu'un alésage à basse pression ( 54) est façonné sur un des deux carters latéraux pour relier la gorge à basse pression à la chambre de succion. 5 Compresseur rotatif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le passage de retour d'air ( 56) est relié à l'atmosphère. 6 Compresseur rotatif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la gorge de retour d'air ( 61) est annulaire et façonnée au moins du côté succion des deux côtés de la périphérie intérieure du carter central ( 22) et s'ouvre dans l'espace faisant coussin d'air ( 40). 7 Compresseur rotatif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la gorge de retour d'air ( 61) est circulaire et est façonnée sur les deux côtés de l'une ou l'autre de la périphérie intérieure du car- ter central ( 22) et de la périphérie extérieure du manchon rotatif ( 30), ou des deux, et s'ouvre dans l'espace faisant coussin d'air ( 40). Compresseur rotatif selon la revendication a 8. 12 - 4, caractérisé en ce que la gorge de retour d'air ( 61) est façonnée sur l'une ou les deux surfaces de la surface intérieure de chacun des-carters laté- raux ( 21,23) et de la surface latérale du carter central ( 22) ou sur les deux,-et s'ouvre dans l'es- pace faisant coussin d'air ( 40).