Brevet FR2637660A1 — publié le 19900413

La présente invention a pour objet un compresseur à spirales présentant deux spirales constituées par des enroulements spiraux faisant corps avec des plaques correspondantes ou montées sur elles. A l'état assemblé, les enroulements spiraux sont imbriqués l'un dans l'autre de sorte qu'un enroulement est décalé en rotation de 180 par rapport à l'autre. Les enroulements et les plaques coopèrent pour définir une série de lunules symétriques. Aux sommets des lunules s'établit une étanchéité entre les flancs des deux enroulements. Les enroulements peuvent être en contact linéaire réel ou présenter un léger jeu qui, de façon caractéristique, est rendu étanche par de l'huile. Au sommet et au fond de chaque lunule existe une étanchéité axiale entre le sommet de l'enroulement de l'une des spirales et la plaque opposée de l'autre spirale et ils peuvent être en contact effectif, ils peuvent employer des étanchéités de bout et ils peuvent éventuellement permettre une dilatation thermique différentielle en travers des spirales. Une spirale est fixe et l'autre spirale est entraînée selon un mouvement relatif orbital par rapport à la spirale fixe. Le processus de compression commence à la périphérie des enroulements et procède vers l'intérieur jusqu'à un trou d'évacuation commun localisé au centre. Les extrémités des lunules se déplacent le long des parois des enroulements pendant le processus de compression tandis que les extrémités des lunules des spirales fixe et orbitale se déplacent relativement sur la face en travers de la face de la plaque opposée et ceci selon un mouvement orbital. Selon une configuration classique d'enroulement, il peut exister simultanément un nombre de paires de lunules symétriques, tel que trois. Du fait que les lunules décroissent en volume lorsque elles se déplacent de l'aspiration vers le refoulement, il se produit une pression différentielle à travers les étanchéités de parois et les étanchéités de sommets qui crée une tendance aux fuites. Un mécanisme de compensation radiale a été utilisé pour obtenir des étanchéités de flancs de parois en permettant un mouvement radial maîtrisé de la spirale orbitale par rapport à la spirale fixe par variation de l'excentricité. Un type de dispositif utilisé dans ce but est une bague ou douille excentrique. Ce type de dispositif est actionné par un gaz et ou par des forces centrifuges et fournit une force d'étanchéité radiale entre les enroulements, ce qui réduit les jeux et les fuites radiales tout en diminuant les effets des tolérances de fabrication. Le but de la présente invention est de fournir un mécanisme de compensation radiale qui élimine les bagues ou douilles excentriques et les remplace par un palier. Le palier est constitué par une série de rouleaux cylindriques disposés dans un anneau et variant en dimension entre un plus grand et un plus petit qui sont séparés de 180 ou, s'ils sont en nombre impair, de rouleaux symétriques par rapport à un diamètre. Ils sont montés et logés de façon suffisamment libre pour leur permettre un contact à roulement. Comme dans le cas des mécanismes de compensation radiale classique, le palier est logé entre l'axe de manivelle et le moyeu ou équivalent de la spirale orbitale qui est monté dans le palier. Cependant du fait que le palier comprend des rouleaux, il se produit des contacts linéaires circonférentiellement espacés plutôt qu'un contact superficiel cylindrique. Le frottement est réduit du fait du contact roulant résultant entre le moyeu de la spirale et les éléments cylindriques et il en résulte une demande réduite de lubrification. L'espace ou les interstices entre les rouleaux et la cage ou autres structures de maintien fournit une surface importante des rouleaux qui peut être lubrifiée. La combinaison des caractéristiques permet une lubrification avec un brouillard d'huile. Un but de l'invention est de fournir un mécanisme de compensation radiale présentant des frottements réduits. Un autre but de l'invention est dé permettre à une compensation radiale de se produire à bas niveaux des forces gazeuses ou pneumatiques. Un autre but encore de l'invention est de réduire les usures et les grippages de paliers. Un but supplémentaire de cette invention est d'éliminer les douilles ou colliers excentriques dans des mécanismes de compensation radiale. Ces buts et d'autres apparaîtront ci-après et sont atteints grâce à la présente invention. Essentiellement, selon la présente invention, l'axe de manivelle d'un compresseur à spirales est décalé excentriquement par rapport au trou du moyeu de la spirale orbitale par un palier constitué par une série de rouleaux cylindriques de dimensions différentes, les rouleaux pouvant être logés ou non dans une cage. Cependant l'emplacement des rouleaux par rapport au moyeu de la spirale orbitale doit être commandé ou défini. Pour une meilleure compréhension de la présente invention, on se référera maintenant à la description détaillée suivante qui sera prise en relation avec les dessins joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'une partie d'une spirale d'un compresseur à spirale employant un mode de réalisation préféré du palier, la figure 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue du fond du palier de la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe prise le long de la ligne 4-4 de la figure 3 et, La figure 5 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation du palier qui correspond à la figure 2. A la figure 1 la référence 10 désigne généralement la spirale orbitale d'un compresseur à spirales. La spirale orbitale 10 présente un moyeu 11 s'étendant axialement qui présente un axe AA et est pourvu d'une liaison d'entraînement pour la spirale orbitale 10. La manivelle 16 est reliée à un moteur (non représenté) et présente une cavité 17 formée à une extrémité, la cavité 17 étant disposée excentriquement par rapport à l'axe de rotation B-B, de l'axe de manivelle 16. Le moyeu 11 est logé entre la paroi définissant la cavité 17 et en étant écarté d'elle par le palier 20. Un téton 18 coopère avec une fente 24 qui est constituée dans la cage 22 du palier 20 comme on le voit à la figure 3. En se référant maintenant aux figures 2-4, on notera que les axes A-A et B-B sont représentés respectivement par les points A et B et que l'axe C-C représenté par le point C est l'axe du palier 20. Le palier est constitué par une série d'éléments 26 en forme de rouleaux cylindriques de diamètres différents. Le ou les rouleaux 26-1 de plus petit diamètre est ou sont diamétralement opposés au rouleau ou aux rouleaux 26-2 de diamètre le plus grand de sorte qu'il existe une symétrie par rapport à un diamètre. Chacun des rouleaux 26 est monté à rotation dans la cage 22 et présente une ligne de contact à la fois avec le moyeu 11 et avec la paroi de la cavité 17, de sorte que le moyeu 11 est placé excentriquement par rapport à la cavité 17 du fait des différents diamètres des éléments rouleaux 26. En fonctionnement, la rotation de la manivelle 16 entraîne la rotation des rouleaux 26 par leurs contacts linéaires avec la paroi de la cavité 17 disposée excentriquement. Les rouleaux 26 sont supportés à rotation par la cage 22 et grâce à leurs contacts linéaires entraînent le moyeu 11 faisant ainsi tourner en orbite la spirale 10 tout en réduisant le frottement. La spirale orbitale 10 coopère avec la spirale fixe (non illustrée) selon une série de lignes de contacts qui définissent les lunules. Grâce à la manivelle 16 et par conséquent à la paroi de la cavité 17, qui tourne tandis que le moyeu 11 est maintenu dans un mouvement orbital dû au joint de Oldham (non représenté), il se produit un mouvement différentiel qui est provoqué en partie par un dérapage ou un glissement des rouleaux 26. Le mouvement circonférentiel du palier 20 et de ses rouleaux 26 par rapport à la manivelle 16 est limité par la coopération du téton 18 et de la fente 24. Ce mouvement relatif est lié à la tendance à se mouvoir du palier 20 due aux degrés de mouvement linéaire différentiel des rouleaux 26 résultant de leurs positions radiales relatives différentes par rapport à l'axe de rotation B-B de la manivelle 16 du fait de l'excentricité de la cavité 17. Cette excentricité est, en partie, réduite efficacement par les différents axes de rotation des rouleaux 26 par rapport aux parois de la cavité 17 du fait de leurs différents diamètres. Ce mouvement relatif permet d'encaisser aussi l'effet d'usure sur les enroulements spiraux, sur les chemins du palier et sur le moyeu et il permet ainsi aux enroulements des spirales fixe et orbitale de maintenir leurs contacts linéaires. En se référant maintenant à la figure 5, un second mode de réalisation du palier est décrit. Le palier 120 est sans cage de sorte que les rouleaux 126 ont un contact linéaire avec la paroi de la cavité 117 dans la manivelle 116 et avec le moyeu 11 de la spirale orbitale. Les rouleaux 126 ne roulent pas autour d'axes fixes comme c'est le cas quand on utilise une cage et il en résulte qu'ils sont en contact linéaire avec les rouleaux adjacents 126 et tendent à se mouvoir autour du moyeu 11. Pour empêcher les rouleaux 126 de se mouvoir autour du moyeu 11, une rainure 118 est formée dans la paroi définissant la cavité 117. Le rouleau de diamètre le plus grand, 126-2 qui est reçu dans la rainure 118 et présente un contact linéaire avec celle-ci, est capable d'un certain degré de mouvement ciroonférentiel par rapport à la rainure 118 mais ne peut se mouvoir au-delà de cette rainure 118. Ainsi la coopération de la rainure 118 avec le rouleau 126-2 est l'équivalent de la coopération entre le téton 18 et la fente 24 du mode de réalisation de la figure 1. Le fonctionnement du palier 120 est similaire à celui du palier 20 en ce que chacun des rouleaux 126 présente un contact linéaire à la fois avec le moyeu 11 et avec la paroi de la cavité 17. Egalement un mouvement circonférentiel limité des rouleaux 126 est possible du fait de la coopération entre le rouleau 126-2 et la rainure 118 pour permettre aux éléments de compenser l'usure et les tolérances de fabrication. Le fonctionnement du palier 120 diffère de celui du palier 20 en ce que les rouleaux présentent un contact linéaire entre eux et ne présentent pas un axe fixe de rotation. Il en résulte que les rouleaux sont mis en position par les forces centrifuges ou les forces pneumatiques ou gazeuses et il se produira un point de séparation entre deux rouleaux adjacents comme cela est le cas entre les deux rouleaux de plus petit diamètre 126-1. Bien que l'on ait illustré et décrit des modes de réalisation préférés de la présente invention, d'autres modifications peuvent apparaître pour l'homme de l'art. Par exemple, bien que le moyeu de la spirale orbitale soit illustré et décrit comme recevant le palier, l'axe de manivelle peut être reçu dans le palier. REVENDICATIONS 1.- Mécanisme à éléments de roulement à compensation radiale caractérisé en ce qu'il comprend: un premier élément (16,116) présentant une cavité (17,117) de forme générale cylindrique qui y est pratiquée; un second élément présentant une partie (11) de forme générale cylindrique apte à être reçue à l'intérieur de ladite cavité cylindrique (17) avec un jeu entre elles; des moyens formant palier (20,120) logés dans ledit jeu et comprenant une série de rouleaux (26,126) aptes à être en contact linéaire avec à la fois le premier élément (16,116) et le second élément (11), ladite série de rouleaux (26,126) étant de diamètres différents, de sorte que ledit second élément (11) soit positionné excentriquement dans ladite cavité cylindrique (17,117). 2.- Mécanisme à compensation radiale selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens formant palier (20) comprennent une cage (22) pour supporter ladite série de rouleaux (26). 3.- Mécanisme à compensation radiale selon la revendication 1 caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour limiter la rotation relative entre lesdits moyens formant palier (20,120) et le premier élément (16,116). 4.- Mécanisme à compensation radiale selon la revendication 3 caractérisé en ce que lesdits moyens pour limiter la rotation relative comprennent une rainure (118) dans ladite cavité (117) de forme générale cylindrique, l'un desdits rouleaux (126-2) étant reçu dans ladite rainure (118) et coopérant avec elle de façon à limiter le mouvement circonférentiel de tous lesdits rouleaux (126). 5.- Mécanisme à compensation radiale selon la revendication 4 caractérisé en ce que chacun des rouleaux (126) de ladite série est apte à être en contact linéaire avec les éléments adjacents de ladite série de rouleaux. 6.- Mécanisme à compensation radiale selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'un desdits premier et second éléments fait partie d'une spirale orbitale (10) et l'autre desdits premier et second éléments fait partie d'un arbre de manivelle (16). 7.- Mécanisme à éléments de roulement à compensation radiale pour un compresseur à spirales présentant une spirale orbitale (10) entraînée par une manivelle (16) caractérisé en ce qu'il comprend: une cavité (17,117) de forme générale cylindrique formée dans l'un des éléments suivants à savoir ladite spirale orbitale (10) et ladite manivelle (16); une partie (11) de forme générale cylindrique formée dans l'autre des éléments constitués par ladite spirale orbitale (10) et ladite manivelle (16,116), et apte à être reçue dans ladite cavité cylindrique (17,117) avec un jeu entre elles; des moyens formant palier (20,120) logés dans ledit jeu et comprenant une série de rouleaux (26,126) aptes à être en contact linéaire (11) à la fois avec ladite spirale orbitale (10) et ladite manivelle (16), lesdits rouleaux (26) étant de diamètres différents de sorte que ladite partie cylindrique (11) est disposée excentriquement par rapport à ladite cavité cylindrique (17). 8.- Mécanisme à compensation radiale selon la revendication 7 caractérisé en ce que les moyens formant palier (20) comprennent une cage (22) pour supporter ladite série de rouleaux (26). 9.- Mécanisme de compensation radiale selon la revendication 7 caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour limiter la rotation relative entre lesdits moyens formant palier (20) et ladite cavité de forme générale cylindrique (17). 10.- Mécanisme à compensation radiale selon la revendication 9 caractérisé en ce que lesdits moyens pour limiter la rotation relative comprennent une fente (118) dans ladite cavité de forme générale cylindrique (117), l'un desdits rouleaux (126-2) étant reçu dans ladite rainure (118) et coopérant avec elle de façon à limiter le mouvement circonférentiel de tous lesdits rouleaux (126). 11.- Mécanisme à compensation radiale selon la revendication 10 caractérisé en ce que chacun desdits rouleaux (126) de la série est apte à être en contact linéaire avec les éléments adjacents de ladite série de rouleaux.