Brevet FR2638786A1 — publié le 19900511

Pompe roots multiétagée et procédé de montage d'une telle pompe La présente invention concerne une pompe roots multiétagée comprenant un stator et un ensemble rotorique, le stator définissant une pluralité de chambres successives de compression, chaque chambre de compression étant limitée axialement par deux flasques et radialement par une couronne statorique, le stator comprenant ainsi un empilement alternatif de flasques et de couronnes statoriques, l'ensemble rotorique étant situé à l'intérieur du stator et constitué de deux arbres parallèles, chaque arbre comprenant dans chaque chambre de compression un lobe de compression, les arbres étant supportés par des paliers dans des flasques situés aux extrémités du stator et comprenant un engrenage de synchronisation situé dans un carter fixé à l'un des flasques d'extrémité, l'un des arbres étant entraTné en rotation par un moteur d'entraînement. On connaît une pompe roots telle que définie ci-dessus dans laquelle les lobes de compression sont monoblocs avec leur arbre respectif, les flasques de séparation entre les différentes chambres étant chacun réalisé en deux parties afin de permettre le montage, chaque couronne statorique étant par contre en une seule pièce que l'on enfile sur l'ensemble rotorique. Dans une construction de ce type, si l'on veut que la tolérance sur le jeu entre le dernier lobe de compression et le dernier flasque, au moment du montage par empilement des flasques et des couronnes statoriques, ait une valeur donnée, il est nécessaire que la précision d'usinage de chaque pièce: flasques, couronnes statoriques, et cote du flanc externe du dernier lobe, soit beaucoup plus grande que ladite tolérance afin que l'erreur cumulée dûe à l'empilement des différentes pièces n'excède pas cette tolérance en fin de montage du dernier flasque. Il s'ensuit que pour, par exemple, une machine à cinq chambres, avec un jeu latéral constant de -5 mm avec une tolérance maximale 1 100 "" -,-1- souhaitée de + i- mm entre le dernier lobe et le dernier flasque, il faut usiner toutes les pièces avec une précision telle que la tolérance -2 d'usinage Du soitl 1100 mm ainsi que le montre le calcul suivant, fait en se référant à la figure 1 montrant schématiquement une machine à cinq chambres. Sur cette figure, on a un stator comprenant six flasques 1 à 6, cinq couronnes statoriques 7 à 11 et un arbre rotorique 12 avec cinq lobes 13 à 17 d'une seule venue avec l'arbre. La position de l'arbre et du premier flasque 1 est fixée par le palier-butée 18. Soit j le jeu entre le dernier lobe 17 et le dernier flasque 6. On a: j = L2 - L1 d'o la tolérance maximale: (dj)max = (mL2)max + (&L1)max si du est la tolérance d'usinage de chaque pièce, on a: (A l)max = u (AL2)max = 10 u On adonc: (aj)max = 11 au Si l'on désire que (a)max i- mm max 100... il faut donc que 11 Lu a mm d'o Ou 4 1-0 mm On voit ainsi que cette opération devient quasiment impossible, d'o la nécessité de tolérances plus importantes, et aussi de jeux plus élevés de l'ordre de trois à quatre dizièmes de mm, ce qui ne permet pas d'atteindre des vides supérieurs à 2.10- mbar. La présente invention a ainsi pour but de permettre de diminuer les jeux latéraux, et en conséquence d'atteindre des vides plus poussés de l'ordre d'une décade. L'invention a ainsi pour objet une pompe roots multiétagée telle que définie ci-dessus, caractérisée en ce que lesdits lobes de compression sont rapportés et fixés, lors du montage de la pompe, sur les arbres nus. On peut ainsi régler les jeux latéraux de chaque lobe indépendamment les uns des autres. Dans ce cas, le calcul d'erreur précédent devient ici en appelant jl et j2 = j, les jeux latéraux des -3- lobes, L l'épaisseur d'un lobe, C l'épaisseur d'une couronne statorique et Au la tolérance d'usinage de chaque pièce: 2j + L=C C- L J = 2 1 d'o (j)max = (&Cmax) + (&Lmax) max 2 or (Cmax) = (ALmax)=Au d'o (&j) max = Au On voit donc ici que la précision d'usinage des pièces n'a pas à être supérieure à la tolérance maximale souhaitée pour les jeux j. Avec l'invention, les flasques de séparation entre les différentes chambres sont ici réalisés chacun en une seule partie. Selon une réalisation de l'invention, chaque lobe de compression est composé d'un corps et d'une bride, la bride étant fixée au corps par des vis disposées axialement, et comprimant un ensemble de deux bagues coniques, dont l'une pénètre intérieurement dans l'autre en subissant un rétrécissement radial assurant la fixation du lobe sur son arbre. L'invention a en outre pour objet un procédé de montage d'une pompe roots telle que définie, caractérisée par la succession des opérations suivantes: a) on monte les deux arbres dans un flasque d'extrémité en y fixant leur position axiale, b) on monte l'engrenage de synchronisation sur les arbres, c) on place la première couronne statorique par dessus le flasque d'extrémité et on la fixe, d) on enfile un lobe de compression sur chaque arbre, la bride étant fixée au corps de lobe, mais sans serrage, e) on met en place un plateau de montage que l'on fixe contre la couronne statorique, ledit plateau de montage comportant sur sa face interne, à l'intérieur du périmètre délimitant la paroi interne de la couronne statorique, une surépaisseur j pénétrant dans la couronne statorique et correspondant au jeu axial souhaité entre les lobes et le flasque, f) on fixe la position angulaire des lobes au moyen de piges que l'on -4 enfile dans des trous prévus dans les lobes, à travers des trous également prévus dans ledit plateau, g) les lobes sont plaqués contre le plateau de montage par le moyen de vis de montage s'appuyant contre le plateau de montage et dont les tiges pénètrent dans des trous lisses du plateau et viennent se visser dans des trous taraudés des corps de lobes, les tirant vers le plateau, h) on serre les vis de serrage des brides des lobes contre leur corps assurant ainsi la fixation axiale des lobes sur leur arbre respectif, i) on ôte les vis de montage de l'opération g, j) on ôte les piges de l'opération f, k) on ôte le plateau de montage et l'on vient placer et fixer le flasque suivant, 1) on recommence cycliquement les opérations précédentes c à k jusqu'au dernier flasque à l'extrémité supérieure du stator. Selon une réalisation particulière préférée, la bride d'un lobe de compression comporte quatre vis de serrage pour sa fixation contre son corps, ainsi, lors de l'opération d), la bride de chaque lobe n'est fixée à son corps respectif que par deux de ces quatre vis et sans serrage, puis, lors de l'opération g), on utilise deux dites vis de montage munies de rondelles d'appui contre le plateau de montage, ces deux vis de montage venant se visser dans les deux trous taraudés de chaque corps de lobe, non occupés par des vis de serrage, puis sous l'opération h), on serre les deux vis de serrage et on réalise ensuite l'opération i), on vient ensuite placer à la place des deux vis de montage retirées, les deux vis de serrage restantes auxquelles on applique le couple de serrage, on poursuit ensuite les opérations j) à 1) indiquées ci-dessus. L'invention sera bien comprise à la lumière de la description d'un exemple de réalisation, faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel: La figure 1 est un schéma illustratif d'une pompe roots multiétagée, et a déjà été décrite ci-dessus. La figure 2 montre en vue éclatée un lobe de compression d'une pompe roots multiétagée selon l'invention. La figure 3 est une vue selon l'axe de la machine d'une pompe selon - 5 l'invention, sans flasque de séparation, permettant de voir une chambre de compression, deux lobes et une couronne statorique. La figure 4 est une vue partielle de la pompe selon l'invention, la montrant au cours de son montage, cette vue correspond à une coupe selon IV-IV de la figure 3. En se référant aux figures 2 à 4, la pompe roots de l'invention comprend un stator et un ensemble rotorique. Le stator définit une pluralité de chambres de compression telle que la chambre 20. Chaque chambre 20 est limitée radialement par une couronne statorique 21 et axialement par deux flasques latéraux, séparant les chambres les unes des autres. Sur la figure 4, on ne voit que le premier flasque latéral 22 qui est le flasque d'extrémité inférieur correspondant par exemple au flasque 1 de la figure 1. Sur cette figure, on ne voit également que la première chambre 20 et que la première couronne statorique 21. Ainsi, après la première couronne statorique 21 vient se placer un second flasque 22 qui vient s'appuyer sur l'extrémité supérieure de la couronne statorique 21. Ce second flasque, non représenté, a sa surface interne au même niveau que son appui contre la couronne statorique 21, de la même manière que le premier flasque d'extrémité 22 représenté. Sur la figure 4, la pièce qui repose sur l'extrémité supérieure de la couronne statorique 21 n'est pas un flasque latéral 22, mais un simple plateau de montage 23 dont on expliquera le rôle par la suite. Le stator est ainsi constitué par une suite alternative de flasques 22 et de couronnes statoriques 21 jusqu'au flasque supérieur d'extrémité. L'ensemble rotorique, situé à l'intérieur du stator comprend deux arbres 24 et 25 parallèles montés sur paliers à billes 26, 27 portés par les flasques 22 situés aux extrémités de la machine. Les arbres 24 et 25 sont équipés chacun, dans chaque chambre 20, d'un lobe de compression 28. Ces lobes de compression 28 ne sont pas d'une seule venue avec les arbres 24 et 25, mais sont rapportés sur ces arbres et fixés sur eux lors du montage de la pompe, permettant ainsi de régler individuellement les jeux axiaux. Les lobes de compression 28 étant rapportés sur les arbres lors du montage, il n'est plus nécessaire, comme dans l'art antérieur, que les -6flasques de séparation soient réalisés en deux parties, ils sont donc ici chacun en une seule partie. La figure 2 montre en vue éclatée un lobe de compression 28. Il comprend un corps de lobe 29 et une bride 30. La bride 30 sert à comprimer, par l'intermédiaire d'une rondelle 31 un ensemble de deux bagues coniques 32 et 33, de façon à fixer le lobe sur son arbre. Le serrage est effectué au moyen de quatre vis de serrage 34 qui passent dans des trous lisses de la bride 30 et viennent se visser dans des trous taraudés 35 du corps 29. La bague 33 pénètre dans la bague 32, et lors du serrage des vis 34, la bague 33 subit un rétrécissement radial assurant la fixation du lobe 28 sur son arbre. La rondelle 31 et la bride 30 peuvent être réalisées en une seule pièce. Chaque lobe 28 comprend en outre deux trous lisses, borgnes, de piétage 36 servant à positionner respectivement les lobes l'un par rapport à l'autre au cours du montage. En revenant à la figure 4, on voit qu'au delà du flasque d'extrémité 22, les arbres comportent un engrenage de synchronisation composé de deux pignons 37 et 38 montés respectivement sur les arbres 24 et 25. Cet engrenage est situé à l'intérieur d'un carter 39 fixé par des vis 40 au flasque d'extrémité 22. En fonctionnement, le carter 39 contient de l'huile de lubrification. Les chambres de compression 20 sont isolées de cette huile par des joints d'étanchéité à lèvres 411et 42. L'arbre 24 est entraîné en rotation par un moteur d'entraînement non représenté. Il est à noter que sur chaque arbre, les lobes de compression, dans les différentes chambres successives, sont décalés d'une chambre à la suivante, angulairement, deT 2' Les différents flasques 22 et couronnes statoriques 21 sont positionnés entre eux par des pions de centrage et fixés les uns aux autres par des vis. On va maintenant décrire le procédé de montage de la pompe, en se référant à la figure 4. On commence par positionner axialement les arbres 24 et 25 dans le flasque d'extrémité 22 avec les roulements 26, 27 et les joints 41 et 42. On monte ensuite les pignons 37 et 38 sur les arbres 24 et 25. On 7 7- vient ensuite placer et fixer la première couronne statorique 21, puis, sur chaque arbre, on enfile un lobe de compression 28. Deux des quatre vis de serrage 34 sont seulement mises en place, mais sans appliquer de couple de serrage. On voit sur la figure 3, sur chaque lobe 28, ces deux vis 34, disposées symétriquement par rapport à l'axe de leur arbre. Sur la figure 4, on ne voit qu'une seule vis 34 sur le lobe de gauche. Les lobes sont positionnés angulairement "à vue de nez" de telle sorte que les logements libres (figure 3) 43 dans les brides 30 pour les vis de serrage 34 coincident avec la position qu'auront les trous 44 ménagés dans le plateau de montage 23 lorsque l'on viendra mettre ce plateau en place. Ceci de façon à permettre la mise en place de piges de position- nement 45 dans les trous de piètage 36 (figure 2) des lobes 28 à travers des trous prévus dans le plateau 23, assurant le positionnement angulaire précis et le blocage des lobes 28. On vient donc placer le plateau de montage 23 et introduire ces piges 45. Le plateau de montage 23 est positionné par deux pions 46 et fixé par quatre vis contre la couronne statorique 21. Ce plateau de montage 23 comporte sur sa face interne et à l'intérieur du périmètre délimitant la paroi interne 47 de la couronne statorique 21, une surépaisseur j pénétrant dans la couronne statorique, et qui correspond au jeu axial souhaité entre les lobes 28 et le flasque 22 qui sera placé ensuite, et qui ne comporte pas de surépaisseur. On vient ensuite plaquer les lobes 28 contre ce plateau de montage 23 en utilisant pour chaque lobe, deux vis de montage 48 que l'on vient visser dans les deux trous taraudés 35 non occupés par des vis de serrage. Ces vis de montage 48 prennent appui par l'intermédiaire de rondelles d'appui 49, contre la face supérieure du plateau de montage 23. En vissant ainsi ces deux vis 48, on plaque le lobe contre la face inférieure du plateau de montage 23. On applique ensuite aux deux vis de serrage 34 mises en place, le couple de serrage prévu à l'aide d'un tournevis 50. Cette action a pour effet de comprimer les deux bagues 32 et 33 et de les serrer contre l'arbre 24 (ou 25). On peut alors 8ter les vis de montage 48 et venir placer et serrer les deux autres vis de serrage 34. Il suffit ensuite de retirer les piges 45, puis d'ôter le plateau de montage 23. On place alors le second flasque 22, puis la seconde -8couronne statorique 21, et on recommence les opérations précédentes cycliquement jusqu'au dernier flasque 22 d'extrémité supérieur. Une fois le montage terminé, la pompe est disposée horizontalement. Bien entendu, le pompe possède un orifice d'aspiration et un orifice de refoulement et chaque chambre comporte un refoulement intermédiaire communiquant avec une aspiration intermédiaire de la chambre suivante, ceci par des orifices pratiqués dans les flasques 22, mais ceci est connu et ne fait pas partie de l'invention et n'a pas été représenté. REVENDICATIONS 1/ Pompe roots multiétagée comprenant un stator et un ensemble rotorique, le stator définissant une pluralité de chambres successives (20) de compression, chaque chambre de compression étant limitée axialement par deux flasques (22) et radialement par une couronne statorique (21), le stator comprenant ainsi un empilement alternatif de flasques (22) et de couronnes statoriques (21), l'ensemble rotorique étant situé à l'intérieur du stator et constitué de deux arbres parallèles (24, 25), chaque arbre comprenant dans chaque chambre de compression (20) un lobe de compression (28), les arbres étant supportés par des paliers (26, 27) dans les flasques (22) situés aux extrémités du stator et comprenant un engrenage de synchronisation (37, 38) situé dans un carter (39) fixé à l'un des flasques d'extrémité, l'un (24) des arbres étant entraîné en rotation par un moteur d'entraînement, caractérisée en ce que lesdits lobes de compression (28) sont rapportés et fixés, lors du montage de la pompe, sur les arbres nus. 2/ Pompe roots multiétagée selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque flasque (22) est réalisé en une seule partie. 3/ Pompe roots multiétagée selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque lobe de compression est composé d'un corps (29) et d'une bride (30), la bride étant fixée au corps par des vis (34) disposées axialement, et comprimant un ensemble de deux bagues coniques (32,.33) dont l'une (33) pénètre intérieurement dans l'autre en subissant un rétrécissement radial assurant la fixation du lobe sur son arbre. 4/ Procédé de montage d'une pompe roots multiétagée selon la revendication 3, caractérisé par la succession des opérations suivantes: a) on monte les deux arbres (24, 25) dans un flasque d'extrémité (22) en y fixant leur position axiale, b) on monte l'engrenage de synchronisation (37, 38) sur les arbres, c) on place la première couronne statorique (21) par dessus le flasque d'extrémité (22) et on la fixe, d) on enfile un lobe de compression (28) sur chaque arbre, la bride (30) étant fixée au corps de lobe, mais sans serrage, e) on met en place un plateau de montage (23) que l'on fixe contre la - 10 - couronne statorique (21), ledit plateau de montage comportant sur sa face interne, à l'intérieur du périmètre délimitant la paroi interne de la couronne statorique (21) une surépaisseur j pénétrant dans la couronne statorique et correspondant au jeu axial souhaité entre les lobes et le flasque, f) on fixe la position angulaire des lobes (28) au moyen de piges (45) que l'on enfile dans des trous (36) prévus dans les lobes, à travers des trous également prévus dans ledit plateau, g) les lobes sont plaqués contre le plateau de montage (23) par le moyen de vis de montage (48) s'appuyant contre le plateau de montage et dont les tiges pénètrent dans des trous lisses du plateau (44) et viennent se visser dans des trous taraudés (35) des corps de lobes, les tirant vers le plateau (23, h) on serre les vis de serrage (34) des brides des lobes contre leur corps assurant ainsi la fixation axiale des lobes (28) sur leur arbre respectif (24, 25), i) on 8te les vis de montage (48) de l'opération g, j) on 8te les piges (45) de l'opération f, k) on 8te le plateau de montage (23) et l'on vient placer et fixer le flasque (22) suivant, 1) on recommence cycliquement les opérations précédentes c à k j.squ'au dernier flasque (22) à l'extrémité supérieure du stator. / Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, la bride (30) d'un lobe de compression (28) comportant quatre vis de serrage (34) pour sa fixation contre son corps (29), lors de l'opération d) de la revendication 4, la bride de chaque lobe n'est fixée à son corps respec- tif que par deux de ces quatre vis (34) et sans serrage, en ce que lors de l'opération g, on utilise deux dites vis de montage (48) munies de rondelles d'appui (49) contre le plateau de montage, ces deux vis de montage venant se visser dans les deux trous taraudés (35) de chaque corps de lobe, non occupés par des vis de serrage (34), en ce que sous l'opération h, on serre les deux vis de serrage (34) puis on réalise l'opération i, on vient ensuite placer à la place des deux vis de monta- ge (48) retirées, les deux vis de serrage restantes (34) auxquelles on applique le couple de serrage, on poursuit ensuite les opérations j à 1.