Brevet FR2737541A1 — publié le 19970207

COMPRESSEUR FROID A SYSTEME INTEGRE A DOUBLE ETANCHEITE On utilise habituellement dans les circuits de réfrigération des compresseurs qui fonctionnent à la température ambiante ou un peu audelà. Pour la compression des fluides cryogéniques, tels que par exemple l'hélium, on utilise également des compresseurs froids. Dans les installations de réfrigération à base d'hélium pour de très basses températures, apparaissent en outre dans le circuit de réfrigération des pressions de service, qui sont inférieures à la pression atmosphérique. La pénétration de l'air atmosphérique dans le circuit de réfrigération conduit à la congélation locale des composants de l'air et doit en conséquence certainement être évitée. Ceci est réa- lisé de façon connue par un système à double étanchéité, dans lequel l'espace entre les étanchéités est mis sous vide ou est soumis à la pression d'un gaz de barrage. L'invention concerne un compresseur froid à système à double étanchéité, comprenant: un espace susceptible d'être mis sous vide, un flasque de carter, une cartouche d'entraînement munie d'un arbre et d'un rouet de compresseur, et des étan- chéités intérieures et extérieures. On connaît de la publication "W. Stehrenberger, Cold Compressor Development, Sulzer Bros. Ltd., Proceedings of the 12th Interna- tional Cryogenic Engineering Conference, 1988, pages 524 à 528", un compresseur froid à système à double étanchéité, selon la combinaison énoncée ci-dessus. Sur le flasque de carter du carter de compresseur, est flasquée d'une façon étanche au vide la cartouche d'entraînement. Un récipient à couvercle et qui entoure la cartouche d'entraînement, encapsule également de façon étanche le carter de compresseur. Comme le couvercle du récipient est également réalisé étanche au vide, l'espace entre la cartouche d'entraînement, le récipient à couvercle et le carter de compres- seur, peut être mis sous vide. On empêche ainsi la pénétration d'air en provenance de l'atmosphère dans le carter de compresseur. L'inconvénient de cette solution réside dans l'encombrement considérable d'un tel agencement. L'objet de l'invention est précisément de réduire l'encombrement sans devoir supprimer le système à double étanchéité qui a fait ses preuves. Le problème est résolu par un compresseur froid dans lequel l'espace suscep- tible d'être mis sous vide est intégré directement dans le carter de la cartouche d'entraînement. La caractéristique de l'invention est l'intégration de l'espace suscep- tible d'être mis sous vide, réalisé auparavant comme un récipient ou une capsule, sous la forme d'alésages, de rainures, ou de chambres, directement dans le carter de la cartouche d'entraînement. La totalité de la structure est ainsi plus simple et plus compacte et on obtient divers avantages par rapport à l'état de la technique: - l'encombrement est plus faible, R \1370)\1 3782 DOC - 26 I-ln 1996 - I/6 - la manipulation au cours du montage et de l'entretien est plus simple, - l'espace à maintenir sous vide dans le carter de la cartouche d'entraînement est réduit. En conséquence, il ne faut évacuer que de faibles quantités de gaz pour balayer les impuretés qui auraient pu pénétrer dans cet espace. Dans un mode de réalisation, par exemple pour des fluides de service qu'il se- rait dangereux de comprimer, l'espace à maintenir sous vide intermédiaire, n'est pas mis sous vide mais est soumis à la pression d'un gaz de barrage. La pression du gaz de barrage est choisie quelque peu supérieure à la pression du compresseur, mais in- férieure à la pression nominale des parties du compresseur parcourues par le gaz de barrage. On évite ainsi de façon sûire que le gaz de traitement ne pénètre dans l'environnement. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'espace susceptible d'être mis sous vide est intégré dans le carter sous la forme d'une zone perméable aux gaz et qui se compose d'éléments poreux ou finement nervurés. Il est avantageux dans ce mode de réalisation de l'invention, que la zone perméable aux gaz puisse présenter un vo- lume plus important que celui des alésages, des rainures ou des chambres selon le premier mode de réalisation cité de l'invention, mais que le carter présente malgré tout les mêmes bonnes propriétés de résistance, car les éléments poreux ou finement nervurés augmentent la résistance et la rigidité du carter. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la des- cription d'un mode de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé dans lequel: La figure 1 représente en coupe axiale un compresseur froid à double système d'étanchéité, selon l'état de la technique; et Les figures 2 et 3 représentent, également en coupe axiale, deux modes de réalisation différents du compresseur froid selon l'invention. On va expliquer plus en détail l'invention à l'aide de deux formes de réalisation représentées sur les figures 2 et 3. Par rapport à l'état de la technique, représenté à la figure 1, les parties équivalentes du compresseur à système intégré à double étan- chéité, sont désignées avec les mêmes termes qu'à la figure 1. On a représenté à la figure 1 la cartouche d'entraînement cylindrique 1 avec l'arbre 2 monté à rotation pour l'entraînement du rouet de compresseur 3 à l'extrémité de l'arbre 2. La cartouche d'entraînement 1 est flasquée de façon étanche au vide sur le flasque de carter 5 du carter de compresseur 4. Ce flasque de carter 5 est monté sur la plaque de boîte froide 6 de la boîte froide non représentée. Les joints d'étanchéité intérieurs 7 entre le flasque de carter 5 et la cartouche d'entraînement 1 d'une part, et, pour autant que la cartouche d'entraînement telle que représentée à la figure 1 soit démontable, entre la partie supérieure et la partie infé- R\13700\13782 DOC - 26jun 1996 - 2/6 rieure de la cartouche d'entraînement 1 d'autre part, ont pour fonction d'empêcher de façon efficace l'écoulement du gaz de traitement hors du carter de compresseur 4 dans l'espace sous vide existant d'un côté de chacun des joints d'étanchéité intérieurs 7. La chambre sous vide 12 se compose d'un récipient 13 avec un couvercle de récipient 14, qui encapsule de façon étanche au vide la cartouche d'entraînement avec le flasque de carter 5 du carter de compresseur 4, et du raccord de mise sous vide 11. La fonction des joints d'étanchéité extérieurs 8 entre le récipient 13 et le cou- vercle de récipient 14 d'une part, et le récipient 13 et le flasque de carter 5 d'autre part, est précisément de limiter la pénétration de l'air atmosphérique dans l'espace sous vide 12, de telle façon qu'une dépression se maintienne dans l'espace sous vide 12, aussi bien à l'égard de l'environnement qu'également à l'égard du gaz de traite- ment dans le carter de compresseur 4, et qu'en conséquence, on empêche la pénétra- tion de l'air dans le carter de compresseur 4. Les canalisations électriques intérieures 9 et les canalisations électriques exté- rieures 10 sont réalisées étanches au vide. La même mesure est également valable pour la plupart des autres canalisations à prévoir pour les conduites de réfrigération ou pour les conduites de mesure, qui ne sont pas représentées à la figure 1. La figure 2 représente une forme de réalisation de l'invention. L'invention réside dans le fait que le récipient sous vide 13, et le couvercle de récipient 14, qui correspondent à l'état de la technique à la figure 1, disparaissent. Ils sont remplacés par une chambre 15a, des canaux 15b et des rainures annulaires 15c, tous intégrés dans la cartouche d'entraînement 1, et par un couvercle de cartouche 16. Le dispositif selon l'invention à la figure 2 remplit de façon simple la même fonction, qui consiste à interdire de façon sûre la pénétration de l'air du côté du gaz de traitement, comme l'agencement selon l'état de la technique à la figure 1, mais en autorisant une structure plus compacte (voir la figure 2). Dans le dispositif selon l'invention, on peut également soumettre à une pres- sion de gaz de barrage, par l'intermédiaire du raccord de mise sous vide 11 la chambre 15a, les canalisations 15b et les rainures annulaires 15c qui sont tous inté- grés. Lorsque la pression du gaz de barrage est supérieure à la pression de l'environnement, et en outre supérieure à la pression dans le carter de compresseur 4, on empêche alors que le gaz de traitement ne passe du carter de compresseur 4 dans l'environnement. La figure 3 représente une autre forme de réalisation de l'invention. L'espace susceptible d'être mis sous vide est constitué par des zones 17 perméables aux gaz, à R \13700\137S2 DOC -26 juan 1QO6 -3/6 l'intérieur du carter de la cartouche d'entraînement 1. Les zones 17 perméables aux gaz peuvent se composer d'éléments poreux ou finement nervurés, et qui sont mono- bloc avec la cartouche d'entraînement 1. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. R \13700\13782 DOC -26 juin 1996 -4 6 REVENDICATIONS 1.- Compresseur froid à double système d'étanchéité, comprenant: - un espace susceptible d'être mis sous vide, un flasque de carter (5), une car- touche d'entraînement (1) munie d'un arbre (2) et d'un rouet de compresseur (3), et des étanchéités intérieures (7) et extérieures (8), caractérisé en ce que l'espace susceptible d'être mis sous vide est intégré directement dans le carter de la cartouche d'entraînement (1). 2.- Compresseur froid à double système d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace susceptible d'être mis sous vide est soumis à la pression d'un gaz de barrage, dont la pression est choisie pour être supérieure à la pression dans le carter de compresseur (4), mais inférieure à la pression nominale des parties du compresseur parcourues par le gaz de barrage. 3.- Compresseur froid à double système d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace susceptible d'être mis sous vide est intégré sous la forme de chambres (15a), de canaux (15b) ou de rainures annulaires (15c), directe- ment dans le carter de la cartouche d'entraînement (1). 4.- Compresseur froid à double système d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre susceptible d'être mise sous vide est intégrée sous la forme de zones (17) perméables aux gaz, poreuses ou finement nervurées, direc- tement dans le carter de la cartouche d'entraînement (1). 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