Brevet FR2615911A1 — publié le 19881202

La présente invention concerne un compresseur à chambres multiples refroidi par air, comportant un carter en métal léger ou en alliage léger, et des couvercles disposés sur les surfaces frontales de celui-ci, avec une ouverture respective pour aspirer ou chasser le milieu, ainsi qu'un rotor agencé excentriquement par rapport à l'alésage du carter, dont les tourillons d'arbre s'appuient dans des paliers des couvercles. Ces dernières années, pour économiser du poids, on a réalisé des parties de compresseurs à chambres multiples, comme par exemple le carter, les couvercles et, également, le rotor, en métal léger ou en un alliage léger (voir le propectus de la firme DRUM Engineering, gamme Jupiter 420). De même, il est connu que des alliages légers présentent, par rapport à l'acier et à la fonte, une conductibilité thermique plus élevée d'un facteur de trois à quatre et un coefficient de dilatation thermique plus élevé d'un facteur de 2 à 2,5. Ces propriétés physiques différentes entraînent que le carter réalisé à partir d'un alliage léger d'un compresseur à chambres multiples est échauffé plus forte- ment qu'un carter comparable en métal ou en fonte et, ainsi, se dilate de façon plus importante. La différence, en ce qui concerne la dilatation longitudinale non empêchée, entre le côté froid et le côté chaud du compres- seur est ainsi telle que, du fait de la dilatation, l'espace d'étanchéité du côté de refoulement s'agrandit de façon indésirable. Cet agrandissement entraîne une détérioration du rendement volumétrique. De plus, du fait que les alésages de palier dans les couvercles sont obliques, les charges des paliers sont augmentées par compression supplémentaire des arêtes. De plus, il peut se - produire des oscillations indésirables des coulisseaux de séparation, qui dégradent la sécurité de fonctionnement du compresseur. 2 2615911 La présente invention a pour objet de réaliser un compresseur à chambres multiples refroidi par air de construction simple, comportant un carter en métal léger ou en alliage léger, en évitant les inconvénients indiqués. A cet effet, le compresseur à chambres multiples refroidi par air, du type indiqué ci-dessus, est remarquable, selon l'invention, en ce que, dans l'état froid, non chauffé par le fonctionnement, du compresseur, les axes des paliers opposés l'un à l'autre, respectivement des tourillons d'arbre du rotor, ne sont pas alignés, et les prolongements imaginaires, se coupant au milieu du carter, des axes obliques forment un angle quelque peu inférieur à 1800 en direction de l'ouverture d'échappement, dans le plan qui contient l'axe du rotor. Avantageusement, lorsque les surfaces d'appui des couvercles sont perpendiculaires aux axes des paliers, les surfaces frontales du carter sont légèrement inclinées et, en fait, de sorte que la longueur du carter du côté de refoulement est plus courte que du côté oppose. Selon une autre caractéristique de l'invention, les ouvertures d'admission et d'échappement sont opposées l'une à l'autre de façon alignée dans le même plan transversal ou de façon décalée en ayant des axes s'étendant parallèle- ment. Dans un compresseur refroidi par air, comportant un carter en métal léger ou en alliage léger, la dilatation se produisant pendant le fonctionnement est compensée grâce à la construction selon l'invention. En effet, dans l'état froid, non chauffé par le fonctionnement, les axes des paliers opposés l'un à l'autre ou des tourillons d'arbre du rotor sont obliques et, en fait, de sorte que les prolongements imaginaires, se coupant au milieu du carter, 3 2615911 1 des axes obliques forment un angle quelque peu inférieur a en direction de l'ouverture d'échappement, dans le plan qui contient l'axe du rotor et est perpendiculaire aux éléments de fixation. De façon avantageusement simple, l'obliquité des axes est obtenue en ce que les surfaces frontales du carter sont usinées de sorte qu'elles sont légèrement inclinées l'une par rapport à l'autre et la longueur la plus courte du carter se trouve du côté de refoulement du compresseur. Le degré nécessaire d'inclinai- son dépend du type et de la taille du compresseur et est de l'ordre de 0, 1 à 0,2 . Le défaut intentionnel de géométrie du carter dans l'état froid et l'obliquité consécutive des paliers ou des tourillons d'arbre du rotor après montage compensent exactement la dilatation thermique. Lorsque le compresseur refroidi par air atteint son point de fonction- nement, le carter du côté de refoulement par rapport au c8té froid opposé s'est dilaté de façon correspondante et l'obliquité intentionnelle des axes est largement compensée. Il n'existe donc pas de compression des arêtes se rajoutant à la charge thermique lorsque la dilatation n'est pas compensée, et la durée de vie des paliers est ainsi augmentée. Cependant, plus décisive est l'améliora- tion du rendement volumétrique grâce à l'espace d'étanchéi- té plus faible du côté de refoulement pendant le fonction- nement. Ainsi, le débit du compresseur peut être augmenté, sans courir le risque d'un grippage des coulisseaux de séparation sur la paroi de l'alésage du carter. Le degré d'amélioration du rendement volumétrique, qui peut être atteint grâce à la construction de l'invention, dépend de même du type et de la taille du compresseur et est d'environ 10%.et plus. L'idée inventive de l'obliquité des axes est particulière- ment avantageuse quand les ouvertures d'admission et d'échappement sont opposées l'une à l'autre de façon alignée dans le même plan tranversal ou de façon décalée. 14 2 6 2615911 Dans ce cas, le gradient de température entre l'ouverture d'échappement et le cSté opposé atteint son maximum, de sorte que l'effet de la compensation de la dilatation du carter est particulièrement efficace. L'invention décrite ici, qui est utilisable dans des types les plus différents de compresseurs à chambres multiples refroidis par air, permet de conserver le carter en métal léger pour 'économiser du poids, en évitant les problèmes non résolus jusqu'à présent de détérioration du rendement volumétrique et de réduction de la durée de vie des paliers. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Les figures 1 et 2 illustrent en détail un compresseur à chambres multiples refroidi par air connu, pendant son fonctionnement. Les figures 3 et 4 du dessin montrent un exemple de réalisation du compresseur réalisé conformément à l'invention. La figure 1 est une coupe transversale d'un compresseur refroidi par air selon la ligne A-A de la figure 2. La figure 2 est une coupe longitudinale selon la ligne B-B de la figure 1, montrant un compresseur refroidi par air dans l'état chauffé par le fonctionnement, ne comportant pas l'agencement de l'invention. La figure 3 est une coupe longitudinale du carter selon l'invention dans l'état froid. La figure 4 illustre l'état chauffé par le-fonctionnement du compresseur refroidi par air, de même que la figure 1, mais dans laquelle, cependant, le carter est réalisé conformément à l'invention. La figure 1 est une coupe transversale d'un compresseur à chambres multiples refroidi par air 1 comportant un carter 2 en métal léger ou en alliage léger. De façon excentrique par rapport à l'alésage du carter 3, est monté un rotor 4, qui présente une pluralité de coulisseaux de séparation 5 librement mobiles, disposés dans le rotor 4. Le carter 2 présente une ouverture pour l'aspiration 6 et une ouverture 7 pour chasser le milieu comprimé. Par rotation du rotor 4, indiquée par la flèche 8, le milieu à comprimer est aspiré par l'ouverture 6, comprimé dans l'espace de travail en forme de croissant et chassé par l'ouverture 7. Grâce aux éléments de fixation 10,11 schématiquement indiqués sur le carter 2, le compresseur à chambres multiples 1 peut être fixé sur une plaque de fond ou un support correspondant. La figure 2 est une coupe longitudinale selon la ligne B-B de la figure 1. Sur les parois frontales 12,13 du carter 2, sont disposés des couvercles 14,15, qui séparent l'espace de travail 9 de l'extérieur. Les tourillons d'arbre 16,17 du rotor 4 s'appuient sur des paliers 18,19, qui sont disposés dans des alésages des couvercles 14,15. Lors du fonctionnement d'un tel compresseur à chambres multiples 1 en métal léger sans utiliser le carter 2 réalisé conformé- ment à l'invention, la dilatation thermique différente du carter 2 entre le c8té d'aspiration 6 et le côté d'échappe- ment 7 intervient de sorte que les axes 20,21 des tourillons d'arbre 16, 17 sont obliques et que l'espace d'étanchéité 22 du côté d'échappement s'agrandit. L'obliquité des axes 21,22, ou des couvercles 14,15, atteint, selon la taille des compresseurs, des valeurs entre 0,1 et 0,2 . L'obliquité est représenté, de façon 6 2 6 2615911 1 exagérée, par l'angle a 23. Les paliers 18,19 sont soumis, en plus des températures élevées pendant le fonctionnement, à la compression des arêtes se produisant du fait de l'obliquité des couvercles 14,15. L'élargissement de l'espace d'étanchéité 22 du cSté d'échappement détériore le rendement volumétrique du compresseur à chambres multiples 1 et augmente, ainsi, la charge thermique. La compression aux arêtes agissant de plus sur les paliers 18,19 réduit leur durée de vie. La figure 3 montre le carter 2 avant montage. Pour compenser la dilatation du carter se produisant en fonctionnement, les surfaces frontales 12,13 du carter 2 sont inclinées d'un angle B 24 en direction de l'ouverture d'échappement 7. La figure 4 montre comment intervient le défaut intentionnel de géométrie avant le montage, en fonctionnement. Du fait de la différence de température entre l'ouverture d'admission 6 et l'ouverture d'échappe- ment 7, le carter 2 se dilate, de façon correspondante, du côté d'échappement, et les surfaces frontales 12,13 du carter 2, encore obliques à l'état froid, sont, pendant le fonctionnement, pratiquement perpendiculaires à l'axe du rotor 26. L'espace d'étanchéité 22 du c8té d'échappement correspond pratiquement au jeu nécessaire pour le montage et l'angle a est pratiquement nul. En même temps, les axes 20,21 des tourillons d'arbre 16,17 s'alignent avec l'axe du rotor 26 et il n'existe aucune compression des arêtes supplémentaire dans les paliers 18,19. Le défaut de géométrie intentionnel du compresseur à l'état froid, c'està-dire le carter 2 incliné selon l'invention, est particulièrement efficace quand, comme cela est représenté sur la figure 1, l'ouverture d'admission 6 et l'ouverture d'échappement 7 sont opposées l'une à l'autre. Le gradient de température entre l'ouverture d'admission 6 et l'ouverture d'échappement 7 atteint alors son maximum. REVENDICATIONS 1 1 - Compresseur à chambres multiples refroidi par air, comportant un carter en métal léger ou en alliage léger, et des couvercles disposés sur les surfaces frontales de celui-ci, avec une ouverture respective pour aspirer ou chasser le milieu, ainsi qu'un rotor agencé excentrique- ment par rapport à l'alésage du carter, dont les tourillons d'arbre s'appuient dans des paliers des couvercles, caractérisé en ce que, dans l'état froid, non chauffé par le fonctionnement, du compresseur (1), les axes (20,21) des paliers (18,19) opposés l'un à l'autre, respectivement des tourillons d'arbre (16,17) du rotor (4), ne sont pas alignés, et les prolongements imaginaires, se coupant au milieu du carter (2), des axes obliques (20,21) forment un angle quelque peu inférieur à 1800 en direction de l'ouverture d'échappement (7), dans le plan qui contient l'axe (26) du rotor. 2 - Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque les surfaces d'appui (14,15) des couvercles sont perpendiculaires aux axes (20,21) des paliers (16,17), les surfaces frontales (12,13) du carter sont légèrement inclinées et, en fait, de sorte que la longueur du carter (2) du cSté de refoulement est plus courte que du côté opposé. 3 - Compresseur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ouvertures d'admission (6) et d'échappement (7) sont opposées l'une à l'autre de façon alignée dans le même plan transversal ou de façon décalée en ayant des axes s'étendant parallèlement.