Brevet FR2783023A1 — publié le 20000310

Arrière plan technologique de l'invention La présente invention concerne de manière géné- rale un compresseur spiro-orbital et un procédé de fabrica- tion d'un tel compresseur et plus particulièrement un compresseur assemblé par la mise en forme de toutes les piè- ces et éléments dans la procédure d'assemblage ainsi que le procédé d'assemblage de ces pièces. On connaît un premier type de compresseur spiro- orbital selon le brevet japonais JP 2 713 652, représenté à la figure 5 des présents dessins. Le compresseur spiro- orbital connu comporte un carter 1 formé par l'assemblage de différentes pièces. Le carter 1 comprend un boîtier en forme de pot 2, un boîtier avant 4 couplé au boîtier en forme de pot 2 par des vis 3 et fermé à une extrémité du carter 1 ain- lS si qu'un couvercle frontal 6 relié au boîtier frontal 4 par des vis 5. Le couvercle frontal 6 présente un orifice axial cylindrique 6a dans sa partie centrale, recevant une aube ro- tative 7 qui traverse cet orifice axial 6a en étant montée à rotation dans des paliers à billes 8, 9 du carter 1. La cavité, délimitée par le carter 1, reçoit un élément à spirale fixe 10 et un élément à spirale mobile 14. L'élément à spirale fixe 10 comporte une plaque d'extrémité 11 et une volute 12 en saillie par rapport à la surface inté- rieure de la plaque d'extrémité 11. La surface périphérique extérieure de la plaque d'extrémité 11 est en contact étroit avec la surface périphérique intérieure du boîtier 2 par l'intermédiaire d'un joint 35 pour cloisonner l'intérieur du carter 1. Ainsi, on a une cavité de décharge 31 du côté exté- rieur de la plaque d'extrémité 11 et une chambre d'aspiration 32 sur le côté intérieur de la plaque d'extrémité 11. L'élément à spirale fixe 10 est fixé au boîtier 2 par des vis 13 traversant les orifices 33 du fond 2a du boîtier 2; ces vis sont vissées dans des taraudages 34 de la plaque d'extrémité 11. L'élément de spirale mobile 14 comprend une pla- que d'extrémité 15 avec une volute 16 prévue sur la surface intérieure de cette plaque d'extrémité 15, en saillie par rapport à celle-ci. La volute 16 de l'élément à spirale mo- bile 14 a essentiellement la même configuration que la volute 12 de l'élément à spirale fixe 10. L'élément à spirale mobile 14 et l'élément à spi- rale fixe 10 sont décalés de façon excentrée, d'une distance prédéterminée l'un par rapport à l'autre avec un décalage an- gulaire de 180 en étant imbriqués l'un dans l'autre comme le montre la figure 5. Un joint en forme de ruban 17 est intégré dans la partie d'extrémité avant de la volute 12. Le joint 17 est en contact étroit avec la surface intérieure de la plaque d'extrémité 15. De même, un joint en ruban 18 est intégré dans l'extrémité avant de la volute 16. Le joint 18 est en contact étroit avec la surface intérieure de la plaque d'extrémité 11. Les surfaces latérales des volutes 12 et 16 sont en contact linéaire l'une avec l'autre en plusieurs en- droits. Ainsi, un ensemble de chambres étanches 19a, 19b sont délimitées dans une relation à symétrique ponctuelle par rap- port au centre de la courbe de la volute. La plaque d'extrémité 15 comporte dans la partie centrale, une couronne cylindrique 20 recevant à rotation une garniture 21 par l'intermédiaire d'un palier orbital 23. La garniture 21 est montée à rotation par l'intermédiaire du pa- lier orbital 23. La garniture 21 comporte un orifice excentré 24 recevant à rotation un axe excentré 25 à l'extrémité inté- rieure de l'arbre 7. Une masse d'équilibrage 27 est fixée à la garniture 21. Un mécanisme de blocage en rotation 26 est formé d'un anneau d'Oldham et d'un patin de poussée 36; il est prévu entre l'extrémité périphérique extérieure de la surface extérieure de la plaque d'extrémité 15 et la surface d'extrémité du boîtier avant 4. Lorsque l'arbre est entraîné en rotation, la vo- lute mobile 14 est entraînée par le mécanisme d'entraînement orbital formé par l'axe excentré 25, la garniture 21, le pa- lier orbital 23, la couronne 20. Dans ces conditions, la vo- lute mobile 14 subit un mouvement orbital bloqué en rotation par le mécanisme de blocage de rotation 26. Le mouvement orbital de l'élément à spirale mo- bile 14 déplace le contact linéaire entre les deux volutes 12, 16 vers le centre de la volute (structure en spirale). En conséquence, les petites chambres étanches 19a, 19b se rap- prochent du centre de la spirale et leur volume diminue. Le gaz est aspiré ainsi dans la chambre d'aspiration 32 à travers un orifice d'aspiration non repré- -senté; il arrive dans les petites chambres étanches 19a, 19b par une partie d'ouverture d'extrémité extérieure, par rap- port aux volutes 12 et 16 pour être fourni à la chambre cen- trale 22 tout en étant comprimé. Puis, le gaz comprimé passe par un orifice de sortie 29 dans la plaque d'extrémité 11 de l'élément de spirale fixe 10, pour ouvrir de force une sou- pape de décharge 30; il arrive dans la cavité de décharge 31 et sort finalement du boîtier 1 à travers un orifice de sor- tie (non représenté). Au niveau de sa partie d'extrémité ouverte, le boîtier 2 a une partie de bride 2c avec des taraudages 2d pour recevoir les vis 3 et un premier orifice de positionne- ment 53. Le boîtier avant 4 comporte une partie de bride 4a couplé à la partie de bride 2c du boîtier 2. La partie de bride 4a du boîtier avant 4 comporte un ensemble d'orifices 4d pour recevoir les vis 3 et un second orifice de position- nement 54. Le second orifice de positionnement 54 peut être mis en coïncidence avec le premier orifice de positionnement 53 seulement pour un angle relatif prédétermine entre le boî- tier 2 et le boîtier avant 4. Dans l'assemblage ou la fabrication du compres- seur spiro-orbital, on monte sur le boîtier avant 4, le méca- nisme d'entraînement orbital, le mécanisme de blocage en rotation 26, l'élément à patin de poussée 36 et les autres moyens, sur le boîtier avant 4. L'élément à spirale mobile 14 et le boîtier avant 4 sont assemblés suivant un angle relatif normal. L'élément de spiral fixe 10 se place dans le boî- tier 2 à travers son unique extrémité ouverte. Le boîtier 2 et l'élément de spirale fixe 10 sont couplés l'un par rapport à l'autre par les écrous 13 de sorte que le boîtier 2 et le second élément de spirale fixe 10 sont solidarisés selon un angle relatif normal. Comme représenté à la figure 6, on introduit une tige de positionnement 55 dans l'orifice 53 de l'assemblage de boîtier 51 et l'orifice 54 de l'assemblage de boîtier frontal 52 pour aligner les orifices 53, 54 l'un par rapport - à l'autre. Puis la partie de bride 4a du boîtier avant 4 se monte à l'aide de vis 3. Les figures 7 et 8 montrent un autre type de com- presseur spiro-orbital. Le boîtier 2 est couplé au boîtier avant 46 par les vis 3 comme celle représentée à la figure 5. En effet, le boîtier avant 46 est une pièce unique formée du boîtier 4 et du couvercle frontal 6 représenté à la figure 5. Le boîtier avant 46 comporte dans sa partie péri- phérique extérieure, un ensemble de parties de bride 4a comme cela est représenté à la figure 5. Les parties de bride 4a sont munies d'orifices 4d pour recevoir les vis 3. Le boîtier 2 comporte dans sa partie périphérique extérieure un ensemble de parties de bride 2c comportant des taraudages 2d pour les vis 3. L'une des parties de bride 2c de l'extrémité ou- verte du boîtier 2 a un orifice 53 qui constitue une première partie de positionnement. La partie de bride 4a du boîtier 46 comporte l'orifice 54 comme seconde partie de positionnement de sorte que l'orifice 53 est aligné comme première partie de positionnement avec l'orifice 54 comme seconde partie de po- sitionnement seulement si le boîtier 2 sur lequel est monté l'élément à spirale fixe 10 occupe une position angulaire prédéterminée par rapport au boîtier avant 46 sur lequel sont montés l'élément de spirale mobile 14, le mécanisme de mouve- ment orbital et le mécanisme de blocage en rotation 26. En introduisant la tige de positionnement 55 dans l'orifice 54 du boîtier avant 46 et dans l'orifice 53 du boî- tier 2, on aligne les orifices 53, 54. Puis, on relie la par- tie de bride 4a du boîtier frontal 46 au boîtier 2 à l'aide des vis 3. Selon les figures 9 et 10, le boîtier 2 et l'élément à spirale fixe 10 sont reliés l'un à l'autre par l'extrémité de la vis 13 introduite dans le taraudage 34 de la plaque d'extrémité 15, et dans l'orifice 33 du fond du boîtier 2. Dans ces conditions, les tiges de positionnement , 56 servent pour positionner habituellement l'orifice 53 du boîtier 2 et l'orifice lla de la volute 12 de l'élément à spirale fixe 10 pour positionner à la fois le boîtier 2 et l'élément à spirale fixe 10; puis on utilise les vis pour relier le boîtier 2 et l'élément à spirale fixe 10 et à les assembler dans une position angulaire relative normale. Dans les compresseurs spiro-orbitaux connus dé- crits ci-dessus, il faut un certain nombre d'orifices de po- sitionnement réalisés dans les éléments et les pièces, comme par exemple les orifices l1a, 53, 54, mais chacun de ces ori- fices n'a pas d'autre rôle que celui d'assurer le positionne- S15 ment et ces orifices sont inutiles une fois l'assemblage réalisé. Pour réaliser les orifices de positionnement lla, 53, 54, il faut d'une part les parties de bride 2a, 4a pour les orifices de positionnement et d'autre part les étapes de réalisation de ces orifices. En conséquence, cela augmente inévitablement le coût de la matière ainsi que celui lié au nombre d'étapes de fabrication. Résumé de l'invention La présente invention a pour but de développer un compresseur spiro-orbital qui ne nécessite ni parties de bride ni orifices qui serviraient uniquement pour des fonc- tions de positionnement, et qui permet de réduire les étapes de fabrication et le coût de fabrication. L'invention a également pour but de développer un procédé de fabrication d'un compresseur orbito-spirale du type décrit ci-dessus. A cet effet, l'invention concerne un compresseur orbito-spirale du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend, - un boîtier ayant une extrémité ouverte, - une partie avant fermant l'extrémité ouverte du boîtier pour définir une cavité avec le boîtier, - un élément de spirale fixe et un élément de spirale mobile logés dans la cavité, ces deux éléments ayant des volutes et des plaques d'extrémité fixées aux extrémités axiales des volutes respectives, la volute fixe étant portée par le boîtier et la volute de l'élément de spirale mobile étant imbriquée dans la volute de l'élément de spirale fixe avec un décalage angulaire prédéterminé, et - un mécanisme d'entraînement selon un mouvement orbital cou- plé à l'élément de spirale mobile pour entraîner cet élé- ment selon un mouvement orbital sans mouvement de rotation, - le boîtier avant ayant un ensemble d'orifices pour rece- voir des vis - le boîtier ou l'élément à spirale fixe ayant un ensemble de taraudages et un ensemble de trous borgnes prolongeant les taraudages respectifs, les taraudages étant destinés à recevoir les vis introduites dans les trous du boîtier avant, les parties non taraudées recevant l'extrémité de la broche de positionnement pour aligner le boîtier avant par rapport au boîtier selon une orientation angulaire re- lative, pour qu'au moins l'une des paires d'orifices du boîtier avant et les trous borgnes servent au positionne- ment du boîtier avant et du boîtier. Selon une autre caractéristique, l'invention con- cerne un procédé de fabrication d'un compresseur orbito- spirale comportant un boîtier ayant une extrémité ouverte, un boîtier avant fermant l'extrémité ouverte du boîtier pour dé- finir une cavité en coopération avec un élément fixe de vo- lute et un élément mobile de volute placés dans la cavité, les deux volutes et une plaque d'extrémité fixée aux extrémi- tés axiales de la volute respective. L'élément à spirale fixe est immobile par rapport au boîtier. La volute de l'élément à volute mobile est introduite dans la volute de l'élément à spirale fixe avec un décalage par rapport à une position an- gulaire définie. Le compresseur spiro-orbital comporte en ou- tre un mécanisme d'entraînement orbital couplé à l'élément de spirale mobile pour l'entraîner et lui donner un mouvement orbital sans le mettre en rotation. Le boîtier avant comporte un ensemble d'orifices pour des vis. L'un des boîtiers et l'élément de spirale fixe comportent un ensemble d'orifices taraudés et un ensemble d'orifices non taraudés prolongeant les orifices taraudés. Le procédé comprend les étapes d'insertion d'une broche de positionnement dans au moins une paire d'orifices du boîtier avant et les parties d'orifices non taraudés pour aligner le boîtier et l'élément à spirale fixe; puis on introduit les vis dans les orifices du loge- ment frontal et on engage les vis dans les parties des orifi- ces taraudées pour solidariser le boîtier et l'élément de spirale fixe. Description résumée des dessins - la figure 1 est une vue de côté du boîtier avant d'un com- presseur de type spiro-orbital selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe du boîtier avant selon la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue de côté du compresseur spiro- orbital vu à partir de l'élément de spirale fixe selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe du boîtier avant selon la ligne de coupe IV-IV de la figure 2, - la figure 5 est une coupe verticale d'un premier compres- seur orbito-spirale classique, - la figure 6 est une vue de la partie principale du compres- seur orbito-spirale selon le premier mode de réalisation, montrant l'assemblage du compresseur, - la figure 7 est une vue de côté d'un boîtier avant d'un se- cond compresseur spiro-orbital classique vu du boîtier avant, - la figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 7, - la figure 9 est une vue de côté d'un second compresseur spiro orbitalclassique vu à partir de l'élément à spirale fixe. Description du mode de réalisation préférentiel Un mode de réalisation d'un compresseur spiro- orbital selon l'invention sera décrit ci-après à l'aide des figures 1 et 2. Le compresseur spiro-orbital comporte un boîtier avant 46 avec un ensemble de parties de bride 4a à la péri- phérie extérieure. Les parties de bride 4a comportent des orifices 4d pour recevoir des vis 3 comme celles représentées à la figure 5. Un boîtier 2 comporte plusieurs parties de bride 2c à sa périphérie extérieure. Les parties de bride 2c ont des taraudages 2d pour recevoir les vis 3. Comme repré- senté, il y a huit parties de bride 4a à la périphérie exté- rieure du logement frontal 46 et chacune des parties de bride 4a comporte un orifice 4d ce qui donne en tout huit orifices. Les taraudages 2d du boîtier 2 ont un filetage intérieur pour recevoir les vis 3; les taraudages 2d du boîtier 2 compor- tent des trous borgnes 2f non taraudés dans le prolongement de la partie filetée. Comme représenté à la figure 5, l'élément de spi- rale fixe 10 comporte une plaque d'extrémité 11 et une volute 12 partant de la surface intérieure de la plaque d'extrémité 11. La surface périphérique extérieure de la plaque d'extrémité 11 est en contact étroit avec la surface périphé- rique intérieure du boîtier 2 avec interposition d'un joint d'étanchéité 35 de manière à cloisonner l'intérieur du carter 1 en une cavité de décharge 31 sur le côté extérieur de la plaque d'extrémité 11 et une chambre d'aspiration 32 sur le côté intérieur de la plaque d'extrémité 11. Le boîtier 2 com- porte un ensemble d'orifices traversants 33 dans le fond 2a; des vis 13 sont logées dans les orifices traversants 33 pour que leurs extrémités soient reçues dans les taraudages 34 de la plaque d'extrémité 11 de manière à bloquer l'élément de spirale fixe 10 au boîtier 2. Le prolongement de chaque ta- raudage 34 est un trou borgne 11f comme cela apparaît aux fi- gures 3 et 4. L'élément de spirale fixe 10 comporte une partie en saillie 11g dirigée de la plaque d'extrémité 11 vers le fond 2a du boîtier 2. Le fond 2a comporte une partie en saillie 2g dirigée vers la partie en saillie 11g, en appui contre celle-ci, comme le montre la figure 4. Le taraudage 34 et le trou borgne 11f sont dirigés de la partie en saillie llg vers la plaque d'extrémité 11; les orifices 33 sont pré- vus dans la partie en saillie 2g du fond. Un procédé d'assemblage d'un compresseur spiro- orbital selon la présente invention sera décrit ci-après en référence aux figures 1 à 4. L'élément de spirale mobile 14 et la partie avant 46 sont assemblés de manière habituelle selon une orientation angulaire relative l'un par rapport à l'autre grâce à la partie avant 46 et les éléments de la fi- gure 5 tels que l'élément de spirale mobile 14, le mécanisme d'entraînement selon un mouvement orbital 7, 8, 21, 23, 24, , le mécanisme de blocage en rotation 26 et l'élément de poussée 36 et autres. Dans la première étape, en référence à l'orifice 33 du fond 2a du boîtier 2 et du taraudage 34 de l'élément de spirale fixe 10, on introduit une goupille de positionnement 61 comme broche de positionnement à fond dans le trou borgne 11f comme représenté à la figure 4, pour aligner le boîtier 2 sur l'élément à spirale fixe 10. Puis, on place les vis 13 pour bloquer le boîtier 2 et l'élément de spirale fixe 10. Cela permet d'assembler l'élément de spirale fixe 10 et le boîtier 2 dans une posi- tion angulaire relative, normale. Comme les vis 13 servent à fixer le boîtier 2 à l'élément de spirale fixe 10 comme cela a été décrit, on visse les vis 13 dans les taraudages 34 de l'élément de spi- rale fixe 10 puis, on enlève la broche de positionnement 61. En référence à l'orifice 4d du logement frontal 46 et du taraudage 2d du boîtier 2, on introduit la broche de positionnement 60 dans le trou borgne 2f pour aligner l'orifice 4d par rapport au taraudage 2d selon la figure 2. Puis, on utilise la vis 13 pour solidariser la partie de bride 4d de la partie avant 46 sur la partie de bride 2c du boîtier 2 pour réunir ces différents éléments. Dans le compresseur spiro-orbital, le trou borgne 2f du taraudage 2d de l'élément de spirale fixe 10 et l'orifice du boîtier 2 servent à positionner le boîtier 2 et l'élément de spirale fixe 10 avec une broche de positionne- ment comme cela a été décrit si bien qu'il n'est pas néces- saire de prévoir des trous particuliers à cet effet dans le boîtier et l'élément de spirale fixe. Comme le trou borgne 2f du boîtier 2 et l'orifice 4d de la partie avant 46 sont utilisés en combinaison avec la -broche de positionnement 60 pour positionner la partie avant 46 et le boîtier 2, il ne faut pas de trou particulier pour le positionnement ni dans le boîtier ni dans le boîtier avant. Ainsi, il n'est pas nécessaire de réaliser des brides et des trous ayant pour seule fonction le positionne- ment, ce qui permet de diminuer le nombre d'étapes du procédé de fabrication ce qui se traduit par une réduction du coût de fabrication et d'assemblage du compresseur spiro-orbital. La partie avant ne comporte ni bride ni orifice de positionnement ce qui améliore aussi les possibilités de conception de l'appareil. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Compresseur spiro-orbital, caractérisé en ce qu' il comprend, -- un boîtier (2) ayant une extrémité ouverte, - une partie avant (4, 46) fermant l'extrémité ouverte du boîtier (2) pour définir une cavité avec le boîtier, - un élément de spirale fixe (10) et un élément de spirale mobile (14) logés dans la cavité, ces deux éléments (10, 14) ayant des volutes (12, 16) et des plaques d'extrémité (11, 15) fixées aux extrémités axiales des volutes respec- tives, la volute fixe (12) étant portée par le boîtier (2) et la volute (16) de l'élément de spirale mobile (14) étant imbriquée dans la volute (12) de l'élément de spirale fixe (10) avec un décalage angulaire prédéterminé, et - un mécanisme d'entraînement (24, 25, 21, 23) selon un mou- vement orbital couplé à l'élément de spirale mobile (14) pour entraîner cet élément (14) selon un mouvement orbital sans mouvement de rotation, le boîtier avant (4) ayant un ensemble d'orifices (4d) pour recevoir des vis (5), - le boîtier (2) ou l'élément à spirale fixe (10) ayant un ensemble de taraudages (34) et un ensemble de trous borgnes prolongeant les taraudages respectifs, les taraudages étant destinés à recevoir les vis (13) introduites dans les trous du boîtier avant, les parties non taraudées recevant l'extrémité de la broche de positionnement (60) pour ali- gner le boîtier avant (4) par rapport au boîtier (2) selon une orientation angulaire relative, pour qu'au moins l'une des paires d'orifices du boîtier avant (4) et les trous borgnes servent au positionnement du boîtier avant (4) et du boîtier (2). 2 ) Compresseur spiro-orbital selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices taraudés et les trous borgnes sont réalisés dans le boîtier (2). 3 ) Compresseur spiro-orbital selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices taraudés et les trous borgnes sont réalisés dans l'élément de spirale fixe (10). - 4 ) Procédé de fabrication d'un compresseur spiro-orbital comprenant: un boîtier (2) ayant une extrémité ouverte, - une partie avant (4, 46) fermant l'extrémité ouverte du boîtier (2) pour définir une cavité avec le boîtier, - un élément de spirale fixe (10) et un élément de spirale mobile (14) logés dans la cavité, ces deux éléments (10, 14) ayant des volutes (12, 16) et des plaques d'extrémité (11, 15) fixées aux extrémités axiales des volutes respec- tives, la volute fixe (12) étant portée par le boîtier (2) et la volute (16) de l'élément de spirale mobile (14) étant imbriquée dans la volute (12) de l'élément de spirale fixe (10) avec un décalage angulaire prédéterminé, et - un mécanisme d'entraînement (24, 25, 21, 23) selon un mou- vement orbital couplé à l'élément de spirale mobile (14) pour entraîner cet élément (14) selon un mouvement orbital sans mouvement de rotation, le boîtier avant (4) ayant un ensemble d'orifices (4d) pour recevoir des vis (5), - le boîtier (2) ou l'élément à spirale fixe (10) ayant un ensemble de taraudages (34) et un ensemble de trous borgnes prolongeant les taraudages respectifs, les taraudages étant destinés à recevoir les vis (13) introduites dans les trous du boîtier avant, les parties non taraudées recevant l'extrémité de la broche de positionnement (60) pour ali- gner le boîtier avant (4) par rapport au boîtier (2) selon une orientation angulaire relative, pour qu'au moins l'une des paires d'orifices du boîtier avant (4) et les trous borgnes servent au positionnement du boîtier avant (4) et du boîtier (2). procédé caractérisé par les étapes suivantes: - insertion d'une broche de positionnement dans au moins une paire d'orifices du boîtier avant et des trous bor- gnes pour aligner le boîtier (2) et l'élément de spirale fixe (10), insertion de vis (13) dans les orifices du boîtier avant (4) et, - vissage des vis dans les taraudages pour serrer le boî- tier (2) et l'élément de spirale fixe (10). ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le taraudage et le trou borgne sont réalisés dans le boîtier (2). 6 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le taraudage et le trou borgne sont réalisés dans l'élément de spirale fixe (10).