Brevet FR2676254A1 — publié le 19921113

L'invention concerne une machine de refoulement volumétrique en spirale pour fluides compressibles, comprenant un rotor à commande excentrique, monté dans un corps et comportant des pales en spirale (pales de rotor) 5 disposées au moins d'un côté en direction axiale sur un rotor en disque et coopérant avec des pales correspondantes (pales du corps) placées dans le corps de manière à former des chambres de travail en spirale Une machine de ce type, également dénommée compresseur de suralimentation en spirale ou compresseur de suralimentation en grille, s'utilise pour la suralimentation de moteurs à combustion interne et elle est décrite en particulier dans la revue allemande de la technique des moteurs MTZ N O 46 ( 1985) pages 323-327 Un rotor discoïdal équipé de pales en spirale orientées axiale- ment effectue un mouvement de révolution excentrique dans un corps également équipé de pales en spirale Le déroulement excentrique du mouvement provoque de grandes forces tour- nantes d'inertie massique dans un palier principal du rotor. La vitesse maximale admissible de rotation et donc aussi la capacité de refoulement de la machine en sont limitées. La présente invention a pour objectif de réduire par des dispositions technologiques les forces d'inertie massique que le rotor provoque en service. Selon l'invention cet objectif est atteint par le fait que les pales du rotor ont en coupe transversale un profil à chambres Il est possible de réduire ainsi consi- dérablement les forces d'inertie massique produites Il est de plus possible de fabriquer les pales du rotor de manière avantageuse du point de vue économique sous forme de profilés produits par coulée continue Dans ce cas, les pales du rotor sont fixées sur le disque rotorique par des procédés conve- nables d'assemblage. Le disque rotorique a aussi de préférence un profil à chambres en coupe transversale afin d'en réduire le poids. Des modes de réalisation avantageux de l'inven- tion vont être décrits plus en détail en regard des dessins annexés sur lesquels: la Figure 1 est une coupe transversale d'un rotor équipé de pales selon l'invention; la Figure 2 est une vue analogue à celle de la Figure 1 et représente le mode d'assemblage entre une pale et le disque rotorique; la Figure 3 représente en coupe semblable à celle de la Figure 1 un autre mode d'assemblage entre pale et disque rotorique; la Figure 4 est une coupe analogue à celle de la Figure 1 et représente une variante de réalisation des pales du rotor; la Figure 5 est une coupe analogue à celle de la Figure 1 et représente un mode de réalisation d'un disque rotorique conforme à l'invention; la Figure 6 est une vue en plan d'une partie d'un disque rotorique selon la Figure 5; et la Figure 7 est une vue en plan d'une pale destinée à être utilisée avec le mode de réalisation du disque rotorique selon la Figure 6. La structure et le mode de fonctionnement d'une machine de refoulement volumétrique en spirale telle que décrite dans la revue allemande mentionnée MTZ vont être exposés Dans cette machine, un rotor ou élément de refou- lement volumétrique exécute un mouvement de révolution excentrique dans un corps Le rotor ainsi que le corps comportent tous deux des pales en spirale afin de former des chambres de travail qui tournent suivant une spirale Le rotor est commandé par deux arbres, un arbre d'entraînement et un arbre de guidage légèrement plus petit La Figure 1 des dessins représente en coupe transversale un rotor 10 formé d'un disque il et de pales 12, 13 et en montre la partie allant d'un moyeu 14 destiné à un arbre de commande non représenté à un moyeu auxiliaire 15 destiné à un arbre de guidage qui n'est pas représenté non plus Le disque roto- rique il est formé d'une masse monobloc et comporte des passages 16, 17 de logement des pales 12, 13 Celles-ci se mettent en place dans les passages 16, 17 et se fixent au disque rotorique 11 par brasage, collage ou par complémen- tarité de formes Les passages 16, 17 entourent le moyeu 14 en spirale qui correspond à la forme des pales Voir à ce sujet également la Figure 6 sur laquelle la référence 18 désigne un passage destiné à une pale La forme en spirale des pales 12, 13 correspond à celle d'une pale 19 représentée sur la Figure 7. Les pales 12, 13 de la Figure 1 ont en coupe transversale un profil à chambres Des cloisons 20 qui longent les pales et sont donc orientées dans la direction de la circonférence et de plus en direction radiale forment des chambres individuelles 21 à l'intérieur du profil de la pale. Les pales 12, 13 ont une faible masse tout en ayant une résistance mécanique suffisante et elles se fabriquent avantageusement sous forme d'un profilé réalisé par coulée continue, en particulier d'aluminium. Les pales 12, 13 comportent des évidements 24 orientés en direction axiale et donc dans la direction des lignes de symétrie 22, 23 et qui sont formés par une dispo- sition convenable des cloisons extérieures 25 Les évidements 24 sont destinés à loger une bande de garniture d'étanchéité non représentée afin d'enfermer de manière hermétique en direction axiale le rotor 10 dans le corps de la machine de refoulement en spirale. La Figure 2 représente une partie du disque rotorique 11 équipé d'une variante de réalisation d'une pale 26 Dans ce cas, une partie médiane 27 de la pale comporte un épaississement de la section La Figure 3 représente par contre une partie médiane 28 ayant une conformation massive, de section légèrement surépaissie. La pale 26 représentée sur la Figure 2 est rapportée par matage de la matière dans la partie de la pale qui est orientée radialement, approximativement au niveau de la flèche 29. La Figure 4 représente une autre variante de réalisation d'une pale qui, dans le cas particulier, porte la référence 30 Les cloisons situées à l'intérieur du profil de la pale sont inclinées sur la direction radiale et portent la référence 31 L'obliquité décrite facilite la précision de la fabrication et le formage des pales lors d'une production de pièces profilées initialement allongées, en particulier lorsqu'il s'agit des profilés mentionnés plus haut et réalisés par coulée continue Des cloisons extérieures 32 sont également disposées dans le cas particulier pour former des évidements 33. La Figure 5 représente le disque rotorique il qui a une section en forme de profilé à chambres Il est donc formé de deux disques élémentaires 34, 35 placés à distance l'un de l'autre Une pale 36 est montée par complémentarité de formes dans le disque rotorique 11 et une surépaisseur 37 la retient dans ce dernier La référence 38 désigne un goujon ou un rivet qui maintient la distance voulue entre les disques élémentaires 34, 35 et qui de plus les fixe l'un à l'autre Le moyeu, qui porte dans ce cas la référence 39, se monte de la même manière dans le disque rotorique 11, c'est à dire qu'il est retenu dans ce dernier au moyen d'un collet circonférentiel 40 La Figure 6 représente en vue en plan l'un des deux disques élémentaires 34, 35 sur lequel sont rapportées des nervures d'entretoisement 41 qui remplacent les goujons 38 représentés sur la Figure 5 L'assemblage des deux disques élémentaires s'effectue sur la Figure 6 par brasage, collage ou par des goujons ou rivets auxiliaires. Par ailleurs, des trous 42, 43 destinés au moyeu 39 et au moyeu auxiliaire sont prévus dans le disque élémentaire 34. La référence 18 désigne sur la Figure 6 le passage de logement de la pale 36 (Figure 5). La Figure 7 représente un mode de réalisation particulier de la pale 19 Celle-ci présente dans ce cas un profil à chambres 44 orientées axialement et, entre les chambres, des cloisons 45 orientées en conséquence dans la direction axiale et radialement Lors d'une fabrication sous forme d'un profilé réalisé par coulée continue, dans le cas particulier aussi par exemple en aluminium, le profilé coulé a dès l'origine la forme courbe nécessaire de la pale De plus, l'épaisseur de la pale flèches 46 peut se régler simplement à la cote exigée Les surfaces extrêmes, en direction axiale, de la pale 19 peuvent recevoir le contour correspondant à l'un des évidements 24 par usinage, par exemple par fraisage, pour loger les bandes de garniture dont l'action est orientée axialement. Les modes de réalisation décrits sont légers et néanmoins résistent au gauchissement, en particulier lors- qu'ils sont en aluminium Le rotor selon l'invention exige peu d'usinage en comparaison avec un mode de réalisation produit par moulage sous pression. REVENDICATIONS 1 Machine de refoulement volumétrique en spirale pour fluides compressibles, comprenant un rotor ( 10) à commande excentrique, monté dans un corps et comportant des pales ( 12, 13) en spirale (pales de rotor) disposées au moins d'un côté, en direction axiale, sur un rotor en disque ( 11) et coopérant avec des pales correspondantes (pales de corps) placées dans le corps de manière à former des chambres de travail en spirale, caractérisée en ce que les pales ( 12, 13) du rotor ont en coupe transversale un profil à chambres ( 21). 2 Machine de refoulement volumétrique en spirale selon la revendication 1, caractérisée en ce que des cloisons ( 20) ou des nervures sont prévues pour la formation des chambres ( 21) ou cavités individuelles dans le profilé et sont orientées sensiblement en direction radiale et dans la direction de la circonférence des pales ( 12, 13). 3 Machine de refoulement volumétrique en spirale selon la revendication 1, caractérisée en ce que des cloisons ( 45) ou nervures sont prévues pour la formation des chambres ( 44) ou cavités individuelles et sont orientées essentielle- ment en direction radiale et axiale. 4 Machine de refoulement volumétrique en spirale selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les cloisons ( 31) ou nervures sont orientées obliquement sur la direction radiale. Machine de refoulement volumétrique en spirale selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, carac- térisée en ce que les cloisons ( 25; 32) ou nervures sont disposées à proximité et à distance des surfaces axiales extrêmes des pales ( 12, 13; 30) du rotor afin de former des évidements ( 24; 33) ouverts dans la direction de l'axe. 6 Machine de refoulement volumétrique en spirale selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4 et 5, caractérisée en ce que les pales ( 12, 13; 26; 30; 36) présentent une surépaisseur de la section et/ou sont réali- sées de manière massive dans la région d'un assemblage avec le disque rotorique ( 11) ou avec des disques élémentaires ( 34, 35). 7 Machine de refoulement volumétrique en spirale selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le disque rotorique ( 11) a en section un profil à chambres. 8 Machine de refoulement volumétrique en spirale selon la revendication 7, caractérisée en ce que le disque rotorique ( 11) est constitué de disques élémentaires ( 34, 35) placés à distance l'un de l'autre de manière à former un intervalle. 9 Machine de refoulement volumétrique en spirale selon la revendication 8, caractérisée en ce que des entre- toises, ayant par exemple la forme de goujons ( 38) ou de nervures ( 41), sont prévues entre les disques élémentaires ( 34, 35) et/ou afin d'assembler ceux-ci.