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Physical
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de 65 percent
(2)
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2500 litres
(1)
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de 4 bars
(1)
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12 bars
(1)
[10][_]
de 0,1 mm
(1)
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25 microns
(1)
[12][_]
15 millimetres
(1)
[13][_]
de 2 millimetres
(1)
[14][_]
de 0,1 millimetre
(1)
[15][_]
72 percent
(1)
[16][_]
10 percent de
(1)
[17][_]
de 25 microns
(1)
[18][_]
0,5 percent
(1)
[19][_]
de 0,4 percent
(1)
[20][_]
Gene Or Protein
(3/ 4)
[21][_]
DANS
(2)
[22][_]
Etre
(1)
[23][_]
Est-a
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2519712A1
Family ID 1953234
Probable Assignee Omphale Sa
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title VIS CYLINDRO-CONIQUE POUR MACHINE VOLUMETRIQUE A VIS ET
PIGNON
Abstract
_________________________________________________________________
COMPRESSEUR, POMPE OU MACHINE DE DETENTE COMPRENANT UNE VIS ENGRENANT
AVEC AU MOINS UN PIGNON ET DISPOSEE DANS UN CARTER FIXE.
LA VIS A UN PROFIL EXTERIEUR CYLINDRIQUE DANS SA PARTIE BASSE
PRESSION, CE PROFIL DEVENANT CONIQUE AVEC UN CONE 13 DE TRES LEGER
ANGLE AU SOMMET DU COTE DE LA HAUTE PRESSION, LE DIAMETRE MINIMUM
ETANT ATTEINT AU VOISINAGE DU DISPOSITIF D'ETANCHEITE HAUTE PRESSION
10A. CETTE DISPOSITION PERMET DE REDUIRE CONSIDERABLEMENT LES JEUX
VIS-CARTER ET D'AMELIORER LE RENDEMENT TOUT EN EVITANT LE GRIPPAGE.
Description
_________________________________________________________________
Il est connu de realiser des compresseurs monovis comprenant une vis
tournant dans un carter fixe et engrenant avec les dents d'au moins un
pignon Ces compresseurs ont ete decrits notamment dans les brevets
fran- cais 1 331 998, 1 586 832 ou britanniques 1 548 390, 1 555 329.
Le rendement de ces compresseurs depend bien entendu des jeux
existants entre les differents organes Certains de ces jeux peuvent
etre reglables c'est le cas par exemple des jeux entre pignons et
carters dans les compres- seurs suivant le brevet 1 331 998 ou du jeu
entre pignon et vis dans le cas de pignons cylindriques a dents
trapezoidales du brevet 1 586 832.
Dans le cas de vis a profil exterieur cylindrique tels qu'utilisee par
exemple dans les compresseurs suivant les brevets britanniques
precites,- le rendement depend de facon tres sensible du jeu entre vis
et carter mais du fait du profil cylindrique, ce jeu n'est pas
reglable et depend donc de la precision de construction.
Ce jeu est particulierement critique dans les compresseurs monovis
utilises sans injection d'huile pour-la compression, par exemple, de
gaz frigorigene R 22 dans les installations frigorifiques La
suppression de l'huile est extremement souhaitable pour de multiples
raisons, notamment la reduction du cout par elimination du circuit
d'huile et l'obtention d'un gaz sans huile qui presente de nombreux
avantages au niveau des echan- geurs Mais le rendement du compresseur
devient extremement sensible a l'importance du jeu vis-carter qui dans
les compresseurs a injection d'huile est normalement obture par de
l'huile comme explique dans l'addition 78 706 du brevet francais 1 268
586.
L'on a cherche a reduire ce jeu mais des qu'il descend en-dessous de
jeux radiaux de l'ordre de 5 x 10-4 du diametre (la limite exacte
dependant de la precision de la construction), l'on a constate que le
compresseur devenait sujet au grippage entre vis et carter; avec les
materiaux indus- triellement utilises pour ces compresseurs,
c'est-a-dire, la fonte tant pour la vis que pour le carter, ce
grippage est presque toujours fatal et detruit l'appareil.
L'on a cherche a resoudre ce probleme par la creation de nids
d'abeille a la surface de la vis ou du carter, nids d'abeille
quilimitent les effets du grippage et qui sont decrits dans la demande
de brevet francais 8 111 906 du 17 Juin 1981 Mais ces nids d'abeille
sont extremement couteux a fabriquer.
La presente invention a pour objet un compresseur,pompe ou machine
d'expansion monovis comprenant une vis tournant autour d'un axe dans
un carter fixe et munie de plusieurs filets engrenant avec les dents
d'au moins un pignon, ledit carter etant muni d'au moins un orifice
basse pression et d'au moins un orifice haute pression dispose au
voisinage du pignon precite, ladite vis etant munie a son extremite
situee du cote de l'orifice haute pression d'un dispositif assurant
une quasi etancheite entre la vis et le carter, et caracterise en ce
que le jeu entre la vis et le carter va croissant lorsque l'on
parcourt une generatrice du carter en allant du cote de l'orifice
basse pression au cote de l'orifice haute pression et est maximale au
voisi- nage du dispositif d'etancheite.
Dans une disposition preferee particulierement applicable au cas des
vis cylindriques, celles-ci sont cylindriques sur la presque totalite
de leur pourtour sauf vers leur extremite haute pression o elles sont
coniques avec un cone de tres petit angle au sommet, ce cone ayant son
diametre le plus etroit a l'endroit de la vis o debute le dispositif
d'etancheite.
L'on remarquera que ce dispositif est non seulement applicable aux
compresseurs sans injection d'huile mais aussi aux machines
d'expansion destinees a fournir de l'energie mecanique a partir de la
detente de gaz comprime et o il est tres difficile d'assurer une
etancheite par injection de liquide ou a des pompes a tres haut
rapport de pressions o les jeux deviennent egalement critiques.
La presente invention sera mieux comprise a la lecture de la descrip-
tion ci-apres et du dessin annexe, donnes a titre d'exemple non
limitatif et o: La figure I montre en coupe un compresseur Pom pe ou
machine de detente suivant le brevet francais 1 331 998 incorporant
l'invention.
La figure 2 est une vue schematique de l'invention presentee figure 1.
La figure 3 presente l'invention combinee avec un autre dispositif
d'etan- cheite a l'extremite haute pression de la vis.
La figure 4 presente l'invention appliquee au cas d'une vis conique.
On voit sur la figure I,de facon connue ensoi,une vis} tournant autour
d'un axe 2 dans un carter 3 et engrenant avec deux pignons tels que 4
munis de dents 5 Le carter est muni d'un orifice basse pression 6/et
d'orifices haute pression tels que 7 figure en pointille car dispose
dans le demi- carter superieur supprime par la coupe -, disposes au
voisinage de chaque pignon. La vis comporte des trous destines a faire
communiquer la cavite 9 avec la basse pression et equilibrer les
poussees-de part et d'autre, donc a eliminer toute poussee axiale.
La vis comporte egalement a son extremite haute pression un labyrinthe
, connu en soi, constitue de preference d'une spirale analogue a un
file- tage Ce filetage est fabrique avec un diametre sensiblement egal
au diametre de l'alesage Il du carter; meme si au moment de
l'assemblage, il y a contact entre les sommets du filetage et le
carter, les sommets s'usent rapidement par frottement et l'on obtient
ainsi un jeu extremement faible assurant une quasi etancheite entre la
vis et le carter du cote haute pression.
L'on remarquera qu'il n'y a pas grippage malgre le jeu reduit parce
que les copeaux formes par le frottement des sommets du filetage
contre le carter peuvent se loger dans les creux du filetage et que
tout copeau qui debute en roulant entre sommet de filet et carter est
rapidement interrompu, du fait de la spirale, par le creux du
filetage.
Un tel filetage ne peut toutefois se poursuivre jusque dans la zone de
la vis occupee par les filets de la vis et les creux de ces filets car
il en resulterait des fuites par le creux du filetage.
Entre la fin des filets de la vis visible en 12 sur la figure 2 et le
filetage 10 on laisse donc usuellement une zone 14 lisse et sans
disconti- nuite. Comme visible sur la figure I et de facon plus nette
sur la figure 2, la vis suivant l'invention comporte un jeu maximal au
voisinage du dispositif d'etancheite et qui se reduit en se
rapprochant de l'orifice basse pression en suivant une generatrice de
la vis.
Une solution preferentielle parce que simple a realiser est de donner
a la vis une forme de cone 13, ce cone s'etendant du dispositif
d'etancheite jusque sur la partie cylindrique.
A titre d'exemple numerique un compresseur utilisant une vis de
diametre millimetres engrenant avec 2 pignons symetriques de diametre
140 egalement, ayant un volume balaye d'environ 2500 litres par minute
a 3000 tours par minute, utilise pour comprimer du frigorigene R 22 de
4 bars a 12 bars et refroidi par une injection du meme frigorigene
liquide a un rendement isen- tropique de l'ordre de 65 percent lorsque
la vis est cylindrique sur toute sa longueur et que le jeu radial
vis-carter est de l'ordre de 0,1 mm.
Avec un tel jeu, l'on n'a jamais observe de grippage.
Si l'on reduit le jeu radial a 25 microns le grippage est en general
instantane.
Si par contre, conformement a l'invention, l'on garde un jeu radial de
microns sauf vers l'extremite haute pression de la vis et si par
exemple l'on debute le cone 13 a 15 millimetres de la fin des filets
12 avec une zone 14 de 2 millimetres de large et que le jeu radial
vis-carter a l'endroit o le cone 13 rejoint le dispositif d'etancheite
10 soit de 0,1 millimetre, l'on constate que le rendement isentropique
du compresseur atteint 72 percent - soit relativement 10 percent de
mieux et qu'il n'y a pas grippage Le rendement obtenu rend cette
machine competitive avec les meilleures machines a piston connues
alors qu'un rendement de 65 percent la rend difficilement utilisable a
une epoque o les rendements energetiques sont essentiels.
Ce gain de rendement, considerable, se decompose de facon
approximative- ment egale sur le plan energetique, en une amelioration
du rendement volu- metrique et une reduction de la puissance imputable
a la reduction de la fuite-de gaz d'un filet en cours de compression
au filet suivant.
Mais ce qui est encore plus remarquable, c'est que l'amelioration de
rendement ainsi obtenue est pratiquement egale a celle que l'on
obtiendrait avec une vis completement cylindrique, qu'en d'autres
termes le cone n'apporte aucune penalite sur le plan du rendement.
L'on a en effet utilise une vis munie d'un nid d'abeille en surface
permettant de tourner sans grippage avec des jeux radiaux de 25
microns.
L'on a ensuite pratique sur cette vis un cone conforme aux valeurs
pre- cedentes. L'ecart de rendement mesure est inferieur a 0,5
percent, l'ecart de debit etant nul et l'augmentation de puissance
etant de l'ordre de 0,4 percent.
Une raison qui peut en partie expliquer ce resultat inattendu est que
le cone pratique sur la vis cree un jeu donc une fuite mais que ce jeu
etant situe a l'endroit o les sommets de filet sont les plus larges,
cette fuite reste limitee.
L'on a represente figure 3 une autre forme de dispositif d'etancheite
conforme au brevet britannique 1 548 390 et donnant des resultats
similaires, et sur la figure 4 une application de l'invention au cas
d'une vis conique connue conforme par exemple au brevet francais 2 286
958 o la vis est formee d'une partie conique 15 de meme angle que le
cone 16 du carter et est montee avec un tres faible jeu suivi d'un
cone 13 permettant un jeu croissant jusqu'audispositif d'etancheite 10
b.
La presente invention decrite dans le cadre de compresseurs a pignons
plans ne serait pas modifiee si elle etait appliquee a des
compresseurs avec pignons cylindriques tels que decrits dans le brevet
francais 1 586 832 ou a des pompes, ou a des machines d'expansion.
19712
Claims
_________________________________________________________________
1 REVENDICATIONS I Compresseur, pompe ou machine d'expansion
comprenant une vis tournant autour d'un axe dans un carter fixe et
munie de plusieurs filets engrenant avec les dents d'au moins un
pignon, ledit carter etant muni d'au moins un orifice basse pression
et d'au moins un orifice haute pression dispose au voisinage du pignon
precite, ladite vis etant munie a son extremite situee du cote de
l'orifice haute pression d'un dispositif assurant une quasi etancheite
entre la vis et le carter, et caracterise en ce que le jeu entre la
vis et le carter va croissant lorsque l'on parcourt une generatrice du
carter en allant du cote de l'orifice basse pression au cote de
l'orifice haute pression et est maximale au voisinage du dispositif
d'etancheite.
2 Compresseur, pompe ou machine d'expansion suivant la revendication I
o la zone du carter cooperant avec les filets de la vis est
cylindrique et caracterise en ce que l'enveloppe des sommets des
filets de la vis est constituee d'un cylindre pour la partie de la vis
en contact avec la basse pression prolonge par un cone de faible pente
ayant son diametre le plus faible a l'endroit o debute le dispositif
d'etancheite.
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