Brevet FR2624215A1 — publié le 19890609

Il'est connu par le brevet 2.148.677 de construire des machines monovis, qu'il s'agisse de compresseurs, de pompes ou de machines de détente, avec des "pignons flottants", c'est-à-dire des pignons généralement en matière plastique supportés par un corps métallique rigide, et susceptibles d'un débattement angulaire limité vis à vis du susdit corps. Ce dispositif est essentiel à la vie de ces machines. Il fonctionne très bien tant que la pression de refoulement reste comprise dans certaines limites. Par exemple, des compresseurs d'air jusque 1000 kPa de pression de refoulement ou des compresseurs frigorifiques jusque 3000 kPa ne présentent aucune usure du pignon, et il est simultanément visible sur la partie plastique qu'elle se déplace par rapport au support: en effet le plastique se trouve poli là o il touche les dents du support et la trace ainsi faite est plus large que les dents du support. Cependant, lorsque les pressions différentielles dépassent largement les valeurs ci-dessus et particulièrement lorsque le liquide de refroidissement de la machine - si elle est utilisée comme compresseur - n'est pas de l'huile mais par exemple de l'eau, dont les propriétés lubrifiantes sont réduites, la différence de pression à travers la dent est si forte qu'elle bride pratiquement la dent plastique sur son support et ceci peut induire l'usure du pignon. La présente invention se rapporte à une machine volumétrique telle que compresseur, pompe ou machine de détente comprenant une vis avec au moins un filet tournant dans un carter, au moins un pignon muni de dents s'engageant dans les filets de la vis à travers un passage ménagé dans le carter, ledit pignon comportant une première partie engrenant en contact étanche avec les filets de la vis et une seconde partie supportant la première, lesdites deux parties comprenant des moyens permettant un léger jeu angulaire entre les deux parties -2- et caractérisée en ce qu'un liquide est injecté entre ces deux parties. Il a en effet été trouvé que l'effet de flottement est rétabli dès qu'un film liquide est formé entre les deux parties du pignon, et que ce film peut être créé lorsque les dents ne sont pas engagées dans la vis. A ce moment, une pression d'injection même faible suffit pour injecter un peu de liquide entre les deux parties parce qu'il n'y a pas de pression appliquant la première partie sur la seconde; et le passage des dents dans la zone haute pression est si bref que, quoiqu'il ne soit pas possible d'introduire de liquide additionnel pendant ce temps en raison de la grande pression comprimant les deux parties, le liquide introduit alors qu'il n'existait pas de différence de pression ne peut être entièrement éjecté par la pression et en conséquence il reste toujours un film liquide garantissant la possibilité d'une rotation relative entre les deux parties. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après et du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif et o - la figure 1 est la coupe d'un pignon selon l'invention - la figure 2 est une vue schématique de la vis et du pignon montrant quand se produit l'introduction du liquide - la figure 3 est une coupe d'un pignon selon une variante de l'invention - la figure 4 est une vue montrant la position de l'injecteur de la figure 3. On voit sur les figures 1 et 2 une vis 1 selon par exemple le brevet 1. 331.998 tournant dans un carter 2 et dont les flancs tels que 3 et 4 définissent des filets tels que 5 balayés par les dents telles que 6 du pignon 7. Selon le brevet 2.148.677 le pignon 7 est constitué de deux parties: une première 8, en contact étanche avec les filets 5, et une seconde 9 qui ne touche pas la vis mais supporte la charge et la pression reçue par la partie 8. Les. deux parties sont reliées angulairement par des dispositifs permettant un léger déplacement angulaire, tels qu'un pion 10 solidaire du support 9 et passant dans un trou 11 pratiqué dans la partie 8. Dans une réalisation habituelle, la partie 8 est faite de matière plastique et 9 d'acier ou de fonte; mais selon les cas, d'autres matériaux peuvent être utilisés. Le but est que l'inertie de 8 soit aussi faible que possible de sorte à accélérer ou décélérer facilement lorsque le support 9 continue à tourner à vitesse constante. Ceci aide à réduire les efforts d'accélération ou de décélération sur les flancs des dents 6 engrenant avec les filets et à éliminer l'usure.Ceci s'est révélé très efficace pour des compresseurs d'air, de gaz ou fri- gorifiques dont les pressions de refoulement ne dépassent pas 3000 à 4000 kPa mais semble inadapté à des pressions 5 à 10 fois supérieures telles que 30000 ou 40000 kPa. Dans ce cas, la pression appliquant les dents du pignon sur le support est si élevée que, même en utilisant des matières plastiques à faible coefficient de frottement, les forces nécessaires à les mouvoir angulairement sont trop élevées. Une première solution est présentée figure 1. Des trous 12 sont pratiqués dans le support et raccordés à un trou central 13 alimenté en liquide par un injecteur fixe 14 appuyé contre l'extrémité de l'arbre du pignon par un ressort 15, le liquide arrivant par une tubulure 16. Le liquide arrivant par la tubulure 16 provient par exemple d'un réservoir de liquide sous pression, généralement associé à des machines telles que pompes ou compresseurs, et qui se trouve à la haute pression de la machine, par exemple la pression de refoulement dans le cas d'un compresseur. Mais il pourrait également être porté à la pression par des moyens auxiliaires, tels qu'une pompe. Cette pression n'est pas suffisante pour surmonter la pression du liquide ou du gaz haute pression lorsque l'extrémité des trous 12 se trouve dans une position telle que 17 ou 18. Mais quand les dents sont hors de la vis, il -4- n'y a pas de pression entre les deux parties et du liquide, même sous faible pression, peut s'écouler par des trous tels que 19, 20 ou 21. La rigidité du plastique n'est en effet pas suffisante pour boucher les trous. Ainsi, lorsque la dent s'engage dans la vis et atteint les positions 17 ou 18, un peu de liquide est emprisonné entre la dent de la partie 8 du pignon et la dent de la partie 9; comme le temps de passage à la haute pression est extrêmement court (ces machines ayant des vis tournant entre 1000 tours/minute et 10000 tours/minute ou davantage), quelle que soit la pression, le liquide n'a pas le temps d'être complètement chassé de l'espace entre les deux parties et peut donc agir comme palier liquide entre elles, permettant ainsi un déplacement relatif sous l'effet d'un effort angulaire limité, et l'usure se trouve éliminée. Les figures 3 et 4 présentent une variante de mise en oeuvre. Dans cette solution, un injecteur 22 situé angulairement dans la zone o les dents du pignon sont hors de la vis envoie un jet de liquide entre les deux parties lorsque la dent passe à proximité. La pénétration du liquide entre les deux parties peut être facilitée en faisant bâiller légèrement les dents comme montré sur la figure 2; ceci crée un espace o le liquide peut être injecté. Ce bâillement, qui peut facilement atteindre 0,2 ou 0,3 mm sur des pignons de 140 mm de diamètre, s'est révélé sans incidence sur la durée de vie ou sur les caractéristiques d'étanchéité de la machine. En effet, dès que les dents s'engagent dans la vis, le pignon est rappelé en position par la forme du carter et par la pression. Il est à noter que la présente invention a été décrite dans le cas de pignons plans mais elle peut s'appliquer sans modification dans le cas de pignons cylindriques ou coniques tels que décrits dans le brevet 1.586. 832. L'invention a également été décrite, la connexion entre les deux parties du pignon étant assurée - 5 -- par un pion, mais d'autres moyens peuvent être employés pour atteindre le même but sans changer la nature de 1 'invention. - 6 - REVENDICATIONS 1. Machine volumétrique telle que compresseur, pompe ou machine de détente comprenant une vis (1) avec au moins un filet (5) tournant dans un carter (2), au moins un pignon (7) muni de dents (6) s'engageant dans les filets de la vis à travers un passage ménagé dans le carter, ledit pignon comportant une première partie (8) engrenant en contact étanche avec les filets de la vis et une seconde partie (9) supportant la première, lesdites deux parties comprenant des moyens permettant un léger jeu angulaire entre les deux parties et caractérisée en ce qu'un liquide est injecté entre ces deux parties. 2. Machine volumétrique selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit liquide est envoyé à travers l'arbre (16) et le support (9) du pignon à au moins un trou (12) pratiqué sur chaque dent dans la face de ladite seconde partie (9) en contact avec les dents de ladite première partie (8) 3. Machine volumétrique selon la revendication 1 caractérisée en ce que du liquide est injecté entre les dents des susdites parties (8) et (9) par au moins une buse (22) située à proximité du pignon dans une zone o le pignon ne s'engage pas dans la vis.