Brevet FR2726047A1 — publié le 19960426

Compresseur rotatif à palettes La présente invention concerne un compresseur rotatif à palettes, en particulier du type adapré pour réaliser la compression ou dépression nécessaire dans une installation d'un véhicule. On connaît des compresseurs rotatifs à palettes qui comprennent un arbre, commandé par le moteur du véhicule, actionnant un rotor disposé excencr quement à l'intérieur d'une cavité présentée par un corps de succpport de l'arbre et communiquant avec l'extérieur via une m re d'aspiration et une lumière d'évacuaticn. Le rotor est doté d'une pluralité de fentes radiales, espacées entre elles de manière équiangulaire, dans lesquelles coulisse une palette respective qui est maintenue conjointement avec l'extrémité externe appropriée contre la surface interne de la cavité, subdivisant ainsi cette der iere en une pluralité de chambres de travail à volumes var- lab'es. En particulier, cette configuration est obtenue dans cer-ains compresseurs connus via une charge relativement élevée d'huile sous pression, amenée par le circuit de lubrification du compresseur même, qui exerce une poussée hydrostatique élevée sur les extrémités internes des palettes, pour s'opposer à la composante radiale de la force qui résulte du frottement de leurs extrémités externes contre la surface interne de la cavité. De tels compresseurs connus cresentent des inconvénients liés au fait que, en utilisation, leur fonctionnement est satisfaisant seulement lorsque le moteur et l'huile ont atteint la température de régime, puisque, à l'état froid, ou bien durant l'état transitoire de mise en fonctionnement initiale, l'huile ne présente pas la pression nécessaire pour maintenir les palettes en contact avec la surface interne de la cavité et que le compresseur n'obtient pas le degré de compression ou de vide souhaitée. Pour surmonter ces inconvénients, d'autres types de compresseurs rotatifs ont été réalisés, dans lesquels les palettes sont poussées mécaniquemnen vers l'ex:erieur du rotor par des éléments élastiques, usuellement des ressorts. Ces compresseurs connus orsenient cependant des inconvénients liés au fait cue ces derniers sont particulièrement compliqués du ooint de vue structurel et donc facilement sujets à défaillance, et au fait que, en utilisation, leur fonctionnement n'est pas satisfaisant dans tout le champ de variation de la vitesse de rotation du moteur; en outre, dans ces compresseurs, l'usure de la surface interne de la cavieé est oar icu rement marquée en raison de la poussée élastique constamment élevée qui est exercée par les ressorts sur les palettes. Le but de la présente invention est de réaliser un compresseur rotatif à palettes qui soit dépourvu des inconvénients précités des compresseurs connus et qui, en particulier, offrent une fiabi!ité élevée de fonctionnement et un faible coût de fabrication. Selon la présente inve.t., l est proposé un compresseur rotatif à oaie'tes com-orenant un arbre d'entraînement en rotation; un corps de support pour ledit arbre, ayant une symétrie' axiale et définissant intérieurement une première cavite qui communique avec l'extérieur au moyen d'une lumière d'aspiration et d'une lumière d'évacuation; un premier rotor pouvant être actionné par ledit arbre, disposé excentriquement à l'intérieur de ladite première cavité et présentant une pluralité de fentes radiales; une pluralité de palettes, qui peuvent coulisser dans lesdites fentes respectives et chacune d'entre elles présentant une extrémité externe respective maintenue en contact avec une surface interne de ladite première cavité, pour définir à l'intérieur de ladite première cavité une pluralité de premières chambres de travail à volume variable; caractérisé par le fait de comprendre un deuxième rotor disposé intérieurement audit premier rotor, pour définir conjointement avec ce dernier une deuxième cavité, faisant partie de ladite premiere cavrte; lesdites palettes présentant une extrémité interne respective maintenue en contact avec ledit deuxième rotor pour subdiviser ladite deuxième cavité en une pluralité de deuxiemes chambres de travail à volumes variables. L'invention est décrite ci-aprè en se referant aux figures annexées, aui illustrent un exemple de réalisation non limitatif, dans lesquels la figure 1 est une vue en plan d'un compresseur rotatif à palettes, réalisé selon la présente invention; la figure 2 est une coupe suivant un clan!I-iI de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivan^... _ an --Ir7 de la figure 2; et la figure 4 est une coupe su-vant un plan Iv-V de la figure 2. En se référant aux figures annexées, le numéro 1 désigne dans son ensemble un compresseur rotatif à palettes, comprenant un corps de support 2, réalisé de manière appropriée par moulage sous pression, presentant une forme symétriquement axiale et définissant intérieurement une première cavité 3 fermée en partie avant de manière étanche par un couvercle 4. Ce dernier, comme on le voit sur la figure 2, est fixé au corps 2 au moyen de trois vis 5 et comprend à son tour un élément intermédiaire 6, disposé contre le corps 2 avec interposition d'une garniture annulaire 7, et une plaque 8, qui est disposée contre l'élément 6 du côté opposé au corps 2, avec interposition d'une deuxième garniture annulaire 9. A une extrémité arrière, opposée à celle sur laquelle se trouve le couvercle 4, le corps 2 présente une partie à bride 14, qui est dotée de trous 15 permettant la connexion à un bloc moteur (non illustre) de type connu. La partie 14 présente en outre un trou traversant 16 en direction axiale, qui sert de support à un arbre 17, ayant une partie d'extrémité arrière 18, de forme orismatqaue, faisant saillie au- delà de la parte 14 méme cour re entra!née en rotation, de manière connue, par le déplacement du moteur, et une partie d'extrémité avant 19 opposée supportee par un siège 20 agencé sur une surface de ' elemen5 6 adjacent à la première cavité 3. L'arbre 17 est logé excen'ricuement dans la première cavité 3 par rapport a un a:.:e 2! de cese dernière et supporte d'un seul tenant un premier rosor 22 défini par un élément sensiblement en forme de godes, qui comprend une plaque de base 23, logée dans un siège 24 annulaire agencé dans le corps 2, et une paroi 25 cylindrique, s'étendant depuis la plaque 23 à!'intrier de a premiàre cavité 3, de manière coaxiale par rapor a un ax.e 26 de l'arbre 17. Comme on le voit en par-iculier sur a igure 3, la paroi cylindrique 25 présente sroes lentes 2? espacées entre elles de manière équiangulaire et s'étendan.t en direction radiale, dans chacune desquelles peut coulisser une palette 28 respective maintenant une extremité e:xterne 29 appropriée en appui contre une surface 30 interne de la première cavité 3, de manière à définir dans cette derniere trois premières chambres de travail 31 diff érentes à volumes variables. Chaque palette 28 maintiens en outre une ex:tremité interne 32 appropriée en contact avec une sur face externe d'un deuxième rotor 33, qui est défini par un cylindre logé à l'intérieur du premier rotor 22 et définissant conjointement avec ce dernier une deuxième cavité 34, que la palette 28 même subdivise en trois deuxièmes chambres de travail 35 à volumes variables. En outre, ie deuxième rotor 33 est creux, présentant intérieurement une troisième cavité 36 s'étendant en direction axiale, dans laquelle est disposé l'arbre 17 avec un grand jeu radial. Grace a cette configuration et comme décrit plus en détails ci-après, le deuxième rotor 33 peut se déplacer librement dans des directions radiales par rapport au premier rotor 22, sous l'action combinée d'une poussée des trois palettes 28 durant le fonctionnement du compresseur 1. Comme on le voit sur la figure 2, à l'intérieur de l'arbre 17 est ménagé un canal de lubrification 40 axial, débouchant dans le siège 20 et cornecte à deux chambres annulaires 41, qui sont réalisées en correspondance avec la surface externe de l'arbre 17 et par lesauelles est amenée l'huile de lubrification. Le fluide, par exemple de i'air, sur lequel agit le compresseur 1 est introduit dans -a oremière cavité 3 via une lumière d'aspiraiion 42 (figure 3) communiquant avec un conduit d'amenée 43 qui est pourvu de manière appropriée d'un clapet anti-retour 44 connu, et est expulsé de la première cavité 3 même via une!umiere d'évacuation 45 (figures 1 et 3). Comme on le voit sur les -figures 3 e: 4, l'élément 6 du couvercle 4 présente in.térieuremen5 u-e oremière cannelure 46 de forme arquée et une deuxieme cannelure 47 sensiblement en forme de "L". En particulier, la première cannelure 46 constitue un chemin préférentiel de communication hvdraulique entre une première chambre d'aspiration 48 qui, parmi les premières chambres de travail 31, est celle dans laquelle débouche la lumière d'aspiration 42, e: une deuxième chambre d'aspiration 49 faisant partie de la deuxième chambre de travail 35. La deuxième cannelure 47 définit cependant un chemin de communication hydraulique ménagé dans le couvercle 4, entre une première chambre d'évacuation 50 qui, parmi les premières chambres de travail 31, est celle dans laquelle débouche la lumière d'évacuation 45, et une deuxième chambre d'évacuation 51 faisant partie de la deuxième chambre de travail 35. En particulier, la deuxième cannelure 47 débouche dans la première chambre d'évacuation 50 en une position située en amont de la position de la lumière 45 par rapport à un sens prédéterminé de rotation de l'arbre 17 qui, en se référant à la figure 3, est le sens contraire de celui des aiguilles d'une montre. En outre, comme on le voit sur la figure 4, sur la deuxième cannelure 47 est dispcsée une soupape de régulation, adaptée pour conr le le -flu:: de fluide passant depuis la deuxième chambre d'êvacuaion _1 vers la première chambre d'évacuation 50; en particuller, cette soupape de régulation comprend une plaque élastique 57 sensiblement en forme "8", qui présente une exrm 58 articulée à l'élément 6 et une extrémité 59 oposee libre, adaptée pour ouvrir et fermer une lumiére 6C avec llcueaLe la deuxième cannelure 47 débouche dans la deu:xime shambre d'évacuation 51. En fonction des conditions selon lesquelles le compresseur 1 se trouve pendant son:onc:ionnement et comme décrit plus en détails ci-après, la olaque 57 peut occuper une position stable non déformée, dans laquelle elle maintient séparées entre elles les oremièere et deuxième chambres d'évacuation 50 e: 51, eo une posnion instable déformée, dans laquelle elle ma:ntien: la iumiere 60 ouverte. La figure 1 représente = ongura n de la partie à bride 14, qui présente une oluralieé de sièges annulaires 61 pour la fixation de manière connue du corps 2 au bloc moteur, et d'ailettes de renforcement 62 radiales. En utilisation, le cycle de fcnctionnement du compresseur 1 est le suivant. - L'arbre 17, connecté au moteur, tourne d'un seul tenant avec le premier rotor 22 et entraine les palettes 28, dont les extrémités 29 respectives fro.tent de manière étanche contre la surface interne 30 de la première cavité 3, faisant varier le volume de la première chambre de travail 31. Lorsque le premier rotor 22 est en déplacement, les palettes 28 coulissent radiaiement dans les fentes 27 respectives et, pour des raisons liées à la géométrie des parties constituant le compresseur ', maintiennent les extrémités 32 respectives en contact avec le deuxième rotor 33. Ce dernier est donc entrainé en rotation et suit une trajectoire liée à la combinaison des mouvements des trois palettes 28. De cette manière, le volume des trois deuxièmes chambres de travail 35 est modifié. En particulier, les premières chambres 31 présentent un volume progressivement décroissant depuis la première chambre d'aspiration 48 à la premiere chambre d'évacuation et les deuxièmes chambres 35 oresentent également un volume décroissant depuis la deuxième chambre d'aspiration 49 à la deuxième chambre d'évacuation 51. Depuis le conduit 43 et via la m 42, le fluide est aspiré dans la première chambre d'aspiration 48 et, simultanément, via la oremiere canne:ure 45, dans la deuxième chambre d'asoiration 49. Le fluide est donc progressivement compresse jusqu'a etre expulsé via la lumière d'évacuation 45. En lar:icuiier,laphase d'évacuation du fluide decuis le s chambres 31 commence lorsque, au cours de la rouaion du oremier rotor 22, la première chambre d'évacuation 50 est entrée en communication avec la i 5; la se d'évacuation de la deuxième chambre 35 = e a u contraire lorsque la deuxième chambre d'évacuation 50 entre en communication avec la lumière 60 d'accès à la deuxième cannelure 47 et le fluide contenu dans la deuxième chambre d'évacuation 51 surmonte la résistance de la plaque 57 et la contre-pression agissant sur cette dernière depuis lxt ur. Cette plaque 57 est graduée de manière à pouvoir se placer dans la position d'ouverture de la lu mère 60, sans observer d'irrégularités de la phase d'expulsion par le compresseur 1 des deux évacuations différentes. En outre, le clapet anti-retour 44 empêche le reflux du fluide vers le conduit 43, qui en permet seulement l'aspiration. Durant la rotation de l'arbre 17, via le canal axial , une charge appropriee d'huile de lubrification est amenée au siège 20, cette charge couvant se déplacer dans les première et deuxieme chambres de travail 31 et 35, constituant un voile Zui améliore l'étanchéité des extrémités 29 et 32 des palettes 28. L'huile en excès est donc déchargée par le compresseur 1 conjointement avec le fluide compressé via la lumière 45. A partir de ce qui a été decrit, apparaissent les avantages offerts par un compresseur rotatif à palettes réalisé selon la présente invention. En effet, selon 1'invention, pour assurer que les extrémités externes 29 des palettes 28 soient poussées de manière appropriée contre la surface interne 30 de la première cavité 3 en assurant une étanchéité entre les premières chambres de travail 31, i es. inutile d'utiliser de- l'huile sous pression puisque les paLettes 28 occupent une position qui est liée seulement a la géométrie des parties constituant le compresseur 1 et subissent un déplacement radial grâce à des effets seulement mécaniques. C'est pourquoi le présent compresseur 1 ne présente aucun dispositif compliqué de poussée agissant sur les palettes 28 et sa fiabilité est donc améliorée par rapport aux compresseurs connus. En outre, l'invention présente une efficacité de fonctionnement ma::imaie dans toutes les conditions de fonctionnement et darns u le champ de variabilité du nombre de tours du moteur, y compris les phases de mise en fonctionnement de ce dernier. L'invention présente donc une bonne réAgular4 de fonctionnement, qui se traduit par une fiabilité élevée et de faibles coûts de fonctionnement. En effet, les paletes 28 ne sont plus soumises à des oscillations brutales imputables à des actions de surpression nuisibles de l'huile de poussée et l'usure de la surface interne 3 de la premiere cavité 3 est uniforme et réduite. La puissance absorbée est également mineure, du fait que le présent compresseur 1 nécessite seulement la puissance d'actionnement de l'arbre 17 et non celle de poussée de l'huile sur les palettes 28. Enfin, dans l'invention, on ucilise de manière décisément plus rationnelle l'escace disponible à l'intérieur de la première chambre ', si bien que, à parité d'encombrement extérieur du corps 2, la cylindrée du compresseur 1 est augmentée d'environ 50 % par rapport aux compresseurs connus. Il est évident que le compresseur rotatif à palettes décrit et illustré peut subir des modifications et variantes appropriées sans sortir cependant de l'espric protecteur des revendications. Par exemple, le compresseur 1 décri: pourrai: également être utilisé comme pompe à décressior., pour obtenir un certain degré de vide à des fins d'aspiration, et le nombre de ses palettes 28 et des fences 27 correspondantes pourrait être différent de 3. En outre, la posizion et le nombre des cannelures 46, 47 agencées dans le couvercle 4 pourraient être différents de ceux mis en évidence ci-dessus; en particulier, avec un dimensionnemen: approprié des différentes parties constituant le compresseur 1, il pourrait être prévu une conne:iorn entre les premières chambres d'évacuation 50 e: la deuxième chambre d'aspiration 49 et une connexion entre 'a lumière d'évacuation 45 et la deuxième chambre d'évacuation 1Si, de manière que les deuxièmes chambres de cravail 35 soient disoosées en série, ainsi qu'en parallèle, par r or au: prem-eres chambres de travail 31, pour obtenir une succession de deux étages de compression. REVEND 1CA7:cSs 1. Compresseur rotatif (1) à paLeztes comprenant un arbre (17) d'entrainement en rotation; un corps de support (2) pour ledit arbre (17), ayant une symétrie axiale et définissant intérieurement une premiere cavité (3) qui communique avec l'extérieur à travers une lumière d'aspiration (42) et d'une lumière d'évacuation (45); un premier rotor (22) pouvant être ac: onne car ledit arbre (17), disposé excenrricuemen- à ' nterieur de ladite première cavité (3) et présen:anr une cluraité de fentes radiales (27); une pluralité de palettes (28), qui peuvent coulisser dans lesdites fentes (27) respectives et chacune d'entre elles présentant une e:xtremité externe (29) respective maintenue en contact avec une surface interne (30) de ladite premièere cavil% (3), cour définir A l'intérieur de ladite premiere cavité (3 une pluralité de premières chambres de travail (31) à volume variable; caractérisé par le fait de comprendre un deuxième rotor (33) disposé intérieurement audit premier rotor (22), pour définir conjointement avec ce dernier une deuxième cavité (34), faisant partie de ladite premièere cavité (3); lesdites palettes (28) présentant une extre-mie interne (32) respective maintenue en contact avec lecit deuxième rotor (33) pour subdiviser ladite deuxième cavité (34) en une pluralité de deuxièmes chambres de travail (35) à volumes variables. 2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier rotor (22) est réalisé d'un seul tenant avec ledit arbre (17) et est défini par un élément sensiblement en forme de godet coa:ial par rapport audit arbre (17) 3. Compresseur selon la revendication 2, caractérise par le fait que lesdites fentes (27) sont ménagées de manière à s'étendre dans des directions radiales à travers une paroi cylindrique (25) dudit élément sensiblement en forme de godet. 1-1 4. Compresseur selon l 'une aueconque des revendications précédentes, caracterise par le fait -que ledit deuxième rotor (33) est creux e: est déplaçable en direction radiale par rapport audit premier rotor (22); ledit arbre (17) étant disposé à l'intérieur dudit deuxième rotor (33) avec un grand jeu radial. 5. Compresseur selon r. l'unne quelconque des revendications précédentes, carac:érise par Le fait que lesdites palettes (28) et lesdites fentes (27) sont au nombre de trois. 6. Compresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracéerise par le fait que lesdites fentes (27) sont espacées entre elles de manière équiangulaire. 7. Compresseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracperise par le fait de comprendre un couvercle (4) zui est!oge de maniere étanche sur ledit corps (2) pour ferrmer en partie avant ladite première cavité (3). 8. Compresseur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit couvercle. (4) présente un siège (20), supportant une partie d'extrémité avant (19) dudit arbre (17); ladite partie d'extrémité avant (19) étant opposée à une partie d'extrémité arrière (18) dudit arbre (17), adaptée pour être entraPnéeeen rotation depuis l'extérieur. 9. Compresseur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que ledit couvercle (4) présente intérieurement au moins une première cannelure (46), adaptée pour définir un chemin de communication hydraulique entre lesdites premières chambres de travail (31) et l'une desdites deuxièmes chambres de travail (35). 10. Compresseur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ladite première cannelure (46) s'étend entre une première chambre d'aspiration (48), faisant partie de la pluralité desdites premières chambres de travail (31), et une deuxième chambre d'aspiration (49), faisant partie de la pluralité desdites deuxièmes chambres de travail (35). 11 Compresseur selon les reer.car ons 7 à 10, caractérisé par le fait que ledit couvercle (4) orésente-une deuxième cannelure (47), qui s'eee.d entre une première chambre d'évacuation (50), faisant oart:e de la pluralité desdites premières chambres de travail (31), et une deuxième chambre d'évacuation (51), faisant partie de la pluralité desdites deuxièmes chambres de travail (35). 12. Compresseur selon la revendica:ion il, caractérisé par le fait que ledit couvercle (4) comprend des moyens de régulation (57) du oassace de fluide deCuLs adcte deuxième chambre d'évacuation (51) vers ladte remière chambre d'évacuation (50), via ladite deuxième cannelure (47). 13. Compresseur selon la revendication 12, caracterise par le fait que lesdits deuxièmes moyens de régulation (57) comprennent une plaque élastique, qui peu: se déplacer entre une position stable non déformée, dans laquelle elle maintient séparées entre elles ladie poremière chambre d'évacuation (50). et ladite deu::ieme nambre d'évacuation (51), et une position instable déformée, dans laquelle elle maintient connectées entre elles ladite oremière chambre d'évacuation (50) et ladite deuxième chambre d'évacuation (51). 14. Compresseur selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait que ladite première chambre d'évacuation (50) communique avec ladite lumière d'évacuation (45); ladite deuxième cannelure (47) débouchant dans ladite première chambre d'évacuation (50), en une position disposée en amont de la position de ladite lumière d'évacuation (45) par rapport à un sens prédéterminé de rotation dudit arbre (17).