Brevet FR3030648A1 — publié le 20160624

COMPRESSEUR AVEC SYSTEME D'ETANCHEITE La présente invention concerne le domaine des systèmes d'étanchéité, et plus particulièrement un compresseur électrique ou mécanique avec un système d'étanchéité. La présente invention s'applique par exemple aux arbres tournants des compresseurs mécaniques et électriques. Un compresseur électrique est un dispositif utilisé pour suralimenter un moteur thermique et fonctionnant avec un moteur électrique. Un compresseur mécanique ou électrique comporte un arbre pouvant tourner jusqu'à 300000 tours par minutes qui s'étend dans au moins deux compartiments. Le premier compartiment peut contenir des moyens de guidage en rotation et/ou des moyens d'entrainement de l'arbre. Dans un compresseur électrique, le premier compartiment peut contenir un moteur électrique et des éléments de guidage en rotation tels que des roulements à billes. Le deuxième compartiment peut contenir la roue du compresseur connectée à l'extrémité de l'arbre. Dans un tel dispositif il est nécessaire qu'une étanchéité maximale soit maintenue au niveau de l'arbre entre le premier et le deuxième compartiment. En effet, des polluants du moteur, tels que l'huile, provenant de la roue du compresseur, peuvent pénétrer dans le premier compartiment au niveau de la portion de l'arbre entre les deux compartiments. Ces polluants peuvent par exemple dégrader le guidage de l'arbre et corroder le moteur, diminuant ainsi les performances et la longévité du dispositif. Actuellement, pour éviter cette dégradation, un système d'étanchéité est disposé au niveau de la portion de l'arbre entre les deux compartiments. Ce système est composé d'un moins un segment d'étanchéité disposé dans un évidement formé directement dans l'arbre. Cependant, les variations de pression dans les compartiments et d'éventuels problèmes de voilage de l'évidement peuvent dans certains cas se cumuler et provoquer des problèmes d'étanchéité. La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant un arbre tournant dont le système d'étanchéité est amélioré et permet ainsi d'éviter la pollution des éléments de guidage, et notamment des roulements et du moteur électrique. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées, données à titre d'exemple et dans lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention avec les pressions mise en oeuvre, - la figure 2 est une représentation d'une vue en élévation d'un élément du dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une représentation d'une vue en perspective éclatée d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention de la figure 1, - la figure 4 est une représentation d'une vue d'une roue de compresseur du dispositif selon l'invention. Selon un mode de réalisation, la présente invention concerne un compresseur 100 illustré figure 1, comportant un arbre tournant 10 et une roue 16 de compresseur, équipé d'un système d'étanchéité. Dans le cadre de l'invention, le système d'étanchéité est formé par au moins des ailettes 18, 18' de compression. Le compresseur est mécanique ou électrique. Dans le cadre de l'invention, on entend par compresseur 100 électrique, un compresseur d'air, volumétrique ou non et par exemple centrifuge ou radial, entraîné par un moteur électrique, dans le but de suralimenter un moteur thermique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à courant continu ou alternatif, synchrone, ou tout type de moteur électrique du même type. Plus précisément, selon un mode de réalisation de l'invention, le moteur électrique est un moteur à reluctance variable (également appelée machine SRM pour Switched Reluctance Motor selon la terminologie anglaise). Le compresseur électrique 100, illustré figure 1, comprend un arbre 10 mobile en rotation, un moteur électrique (non visible), une roue 16 de compresseur et un système de guidage en rotation comportant des roulements 17. L'arbre 10 s'étend dans et entre au moins deux compartiments 1, 2, définissant deux volumes d'air. Plus précisément, une extrémité 12 de l'arbre débouche à l'intérieur d'un premier compartiment 1 du compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier compartiment 1 comporte des moyens d'entrainement de l'arbre 10. Par exemple, pour un compresseur électrique, le premier compartiment 1 comporte un moteur électrique. L'autre extrémité 11 de l'arbre débouche à l'intérieur d'un deuxième compartiment 2 du compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention le deuxième compartiment 2 comporte la roue 16 du compresseur. Le moteur électrique permet la mise en rotation de l'arbre 10 du compresseur électrique via les roulements 17. L'arbre 10 entraine ainsi en rotation la roue 16 du compresseur 100. Plus précisément une extrémité 12 de l'arbre 10 est entrainée en rotation par le moteur électrique, et une autre extrémité 11 de l'arbre 10 entraine en rotation la roue 16 du compresseur. La partie intermédiaire de l'arbre 10, située entre les 2 compartiments 1, 2 est protégé par le corps 20 de compresseur. Cette partie intermédiaire de l'arbre 10 comporte un organe d'étanchéité. On entend par extrémité toute portion de l'arbre 10 qui n'est pas la partie intermédiaire. Dans le cadre de l'invention, on entend par compartiment, des zones définissant des volumes d'air différents. Plus précisément, le premier compartiment 1 ou première zone définit le volume d'air d'entrainement, et le deuxième compartiment 2 ou deuxième zone définit le volume de compression. Selon un mode de réalisation de l'invention cet organe d'étanchéité est formé par un segment d'étanchéité 21 positionné du coté du premier compartiment 1 comportant des roulements 17 du compresseur. Cet organe d'étanchéité permet ainsi de protéger les roulements 17 et le moteur électrique des polluants provenant du volume de compression où est situé la roue du compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention non illustrée, l'organe d'étanchéité est formé par au moins deux segments d'étanchéité. Un premier segment positionné du coté des roulements du compresseur et un deuxième segment d'étanchéité non illustré positionné du coté de la roue du compresseur. Ces segments jouent le rôle d'une double protection des roulements contre la pollution pouvant provenir de la roue du compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le ou les segments sont en forme d'anneau disposé autour de l'arbre 10. Dans le cadre de l'invention, l'arbre 10 est un arbre classique, longitudinal, de forme cylindrique. L'arbre 10 tourne en général à une vitesse comprise entre 0 et 300000 tr/min et de préférence entre 0 et 100000 tr/min. L'arbre 10 est disposé dans un alésage du corps 20 du compresseur 100. Dans le cadre de l'invention, au niveau de la partie intermédiaire de l'arbre, c'est à dire entre les deux compartiments 1, 2, est positionnée une arrivée 141 d'air non pollué. Selon un mode de réalisation de l'invention, cette arrivée 141 d'air non pollué est un trou d'évent 141 formé dans le corps du compresseur. Lorsque le compresseur comporte un seul segment d'étanchéité 21, le trou d'évent 141 est disposé entre le deuxième compartiment et le segment d'étanchéité 21. Lorsque le compresseur comporte deux segments d'étanchéité, le trou d'évent 141 est disposé entre les deux segments d'étanchéité. Selon un mode de réalisation de l'invention, le trou d'évent 141 est disposé entre le premier 1 compartiment et les deux segments, plus précisément entre le premier 1 compartiment et le segment situé le plus proche du premier 1 compartiment. Dans le cadre de l'invention, l'étanchéité est améliorée par la présence d'ailettes 18 de compression. Selon un mode de réalisation de l'invention, les ailettes sont disposées entre les deux compartiments 1, 2. Dans ce cas l'organe d'étanchéité 21 est situé entre les ailettes 18, 18' et le premier compartiment 1. Selon un mode de réalisation de l'invention, les ailettes 18, 18' sont disposées entre le premier 1 compartiment et les deux segments, plus précisément entre le premier 1 compartiment et le segment situé le plus proche du premier 1 compartiment. Selon une première variante de l'invention non illustrée, les ailettes 18 sont situées directement sur l'arbre 10, et plus précisément tout autour de l'arbre. Selon un mode de réalisation de l'invention, les ailettes 18 sont formées directement sur la surface de l'arbre, par exemple par surmoulage, moulage ou usinage. Selon un autre mode de réalisation de l'invention les ailettes 18 sont fixées sur l'arbre 10. Selon une deuxième variante de l'invention illustrée figure 1 à 2, les ailettes 18 sont situées sur un organe 15 circulaire intermédiaire, l'organe 15 étant lui-même en contact, c'est-à-dire rigidement couplé, avec l'arbre 10. L'organe 15 est ainsi disposé entre l'arbre 10 et les ailettes 18. Selon un mode de réalisation de l'invention, les ailettes 18 sont formées directement sur la surface de l'organe 15 intermédiaire, par exemple par surmoulage, moulage ou usinage. Selon un autre de réalisation de l'invention les ailettes 18 sont fixées sur l'organe 15 intermédiaire. L'organe 15 intermédiaire a par exemple la forme d'une bague ou d'un manchon. Dans cette variante, le segment d'étanchéité est disposé dans un évidement 150 prévu à cet effet dans la pièce complémentaire. Selon un mode de réalisation l'évidemment 150 est une rainure 150. Selon un mode de réalisation de l'invention de ces deux variantes, les ailettes sont orientées selon l'axe X longitudinal de rotation de l'arbre 10. Selon une troisième variante de l'invention, illustrée figure 4 les ailettes 18' sont situées sur la face interne 160 de la roue 16 du compresseur. Dans le cadre de l'invention, la face interne 160 de la roue du compresseur est la face orientée vers les roulements 17. Les ailettes sont orientées, c'est à dire courbées, dans le sens de rotation de la roue. De cette façon les ailettes jouent un rôle centrifuge et l'air est expulsé vers l'extérieur de la roue, et non pas vers son centre 19. Les ailettes sont par exemple formées par surmoulage, moulage ou usinage. Dans le cadre de l'invention, les ailettes 18, 18' sont mises en rotation avec l'arbre 10 ou la roue 16 du compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, les ailettes 18, 18' sont toutes formes permettant de déplacer l'air afin d'éviter qu'il ne circule vers le premier compartiment 1, et plus particulièrement vers les roulements 17. Les ailettes 18, 18' peuvent par exemple être des aubes ou des pales. Dans le cadre de l'invention, les ailettes 18, 18' de compression sont associées à l'arrivée 141 d'air. Comme illustré figure 1, cette arrivée d'air 141 supplémentaire alimente les ailettes 18, 18' de compression. Les ailettes 18, 18' en tournant compriment l'air déjà présent au niveau de l'arbre, mais également l'air arrivant via le trou d'évent 141. Cela crée une compression d'air empêchant l'air du deuxième compartiment 2 de passer dans le premier compartiment 1. En l'absence d'ailette, la pression P2 du compartiment 2 où est située la roue 16 du compresseur est supérieure à la pression P1 au niveau de la zone intermédiaire de l'arbre 10. Les ailettes permettent d'augmenter la pression Pl. Selon un mode de réalisation de l'invention, les ailettes permettent de créer une pression P1 au niveau de la zone intermédiaire de l'arbre 10 égale à la pression P2 du compartiment 2 où est située la roue 16 du compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, les ailettes permettent de créer une pression P1 au niveau de la zone intermédiaire de l'arbre 10 supérieure à la pression P2 du compartiment 2 où est située la roue 16 du compresseur. Les ailettes permettent ainsi d'empêcher l'air du volume de compression 2 de polluer le volume d'entrainement 1. Plus précisément, ces ailettes empêchent l'air pollué provenant de la roue 16 du compresseur de circuler vers les roulements 17, et de manière plus générale vers le moteur électrique. Le segment d'étanchéité 21 disposé du coté des roulements a également pour rôle d'éviter une aspiration au niveau des roulements, plus précisément à travers les roulements. Ce segment évite ainsi l'aspiration d'air mais également de lubrifiant des roulements. Les roulements et le moteur électrique sont ainsi protégés des polluants tels que l'huile et/ou des gaz de recirculation se trouvant dans le flux d'air provenant de la roue du compresseur. La présence des ailettes permet ainsi d'éviter les dégradations précoces du guidage de l'axe et la corrosion du moteur, ce qui augmente les performances et la longévité du compresseur. L'invention concerne également un compresseur électrique, selon l'invention, de suralimentation pour véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne également un compresseur électrique, selon l'invention, équipé d'un moteur à reluctance variable. Le moteur à reluctance variable entraine la roue de compression en rotation. La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.10 REVENDICATIONS1. Compresseur (100) comportant un arbre (10) tournant, s'étendant entre au moins deux zones (1, 2), définissant respectivement un volume d'entrainement et un volume de compression d'air, le compresseur étant équipé d'un système d'étanchéité, disposée autour de l'arbre, formé par au moins des ailettes (18, 18') de compression disposée entre les deux zones (1, 2). 2. Compresseur (100) selon la revendication 1, dans lequel les ailettes (18) de compression sont orientées selon un axe X longitudinal de rotation de l'arbre (10). 3. Compresseur (100) selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel les ailettes (18) sont situées directement sur l'arbre (10). 4. Compresseur (100) selon une des revendications 1 ou 2, dans lequel les ailettes (18) sont situées sur un organe (15) circulaire intermédiaire, de type bague, l'organe (15) étant lui-même en contact avec l'arbre (10). 5. Compresseur (100) selon la revendication 1, dans lequel les ailettes (18') sont situées sur la face interne (160) d'une roue (16) du compresseur situé dans la deuxième zone (2). 6. Compresseur (100) selon une des revendications 1 à 5, comportant un segment d'étanchéité (21) disposé entre les ailettes (18) et la première zone (1). 7. Compresseur (100) selon une des revendications 1 à 6, dans lequel la première zone (1) comporte des moyens d'entrainement de l'arbre et la deuxième zone (2) comporte la roue du compresseur. 8. Compresseur (100) selon une des revendications 1 à 7, comportant un moteur électrique. 9. Compresseur (100) selon la revendication 8, dans le lequel le moteur électrique est un moteur à reluctance variable.