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ETRE
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Est A
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DANS
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Rela
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Physical
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50 %
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100 % de
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100 %
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32 d
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40 s
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46 s
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50 % de
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57 s
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27 s
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75 s
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Molecule
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DES
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Generic
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metals
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Polymer
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Rayon
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522733A1
Family ID 2079998
Probable Assignee American Standard Inc
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
EN Title APPAREIL POUR MODULER LA CAPACITE D'UN COMPRESSEUR
VOLUMETRIQUE A VOLUTE ET CE COMPRESSEUR
L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DESTINE A MODULER LA CAPACITE D'UN
COMPRESSEUR A VOLUTE EN COMMANDANT SEPAREMENT L'ECOULEMENT D'UN FLUIDE
DANS DES PREMIERE ET SECONDE ENTREES DE CE COMPRESSEUR.
LES PREMIERE ET SECONDE ENTREES 41, 42 SONT MENAGEES DE FACON A ETRE
DIAMETRALEMENT OPPOSEES DANS UNE PLAQUE FIXE 29 PORTANT UN ELEMENT
ENROULE EN DEVELOPPANTE 27, PROLONGE PAR UN ELEMENT ENROULE
PERIPHERIQUE 40 QUI PEUT S'ETENDRE AU-DESSUS DES DEUX ENTREES 41, 42.
UN DISPOSITIF SOUPLE 43 D'OBTURATION EST DISPOSE ENTRE LA SURFACE
INTERIEURE DE L'ELEMENT ENROULE PERIPHERIQUE ET LE FLANC EXTERIEUR DE
L'ELEMENT ENROULE 26 PORTE PAR UNE PLAQUE EFFECTUANT UN MOUVEMENT
ORBITAL. DES VALVES, RELIEES AUX PREMIERE ET SECONDE ENTREES,
PERMETTENT DE COMMANDER SELECTIVEMENT L'ECOULEMENT DU FLUIDE
D'ASPIRATION VERS LES POCHES FORMEES ENTRE LES ELEMENTS ENROULES.
DOMAINE D'APPLICATION: COMPRESSEURS A VOLUTE.
FR Title APPAREIL POUR MODULER LA CAPACITE D'UN COMPRESSEUR
VOLUMETRIQUE A VOLUTE ET CE COMPRESSEUR
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DESTINE A MODULER LA CAPACITE D'UN
COMPRESSEUR A VOLUTE EN COMMANDANT SEPAREMENT L'ECOULEMENT D'UN FLUIDE
DANS DES PREMIERE ET SECONDE ENTREES DE CE COMPRESSEUR.
LES PREMIERE ET SECONDE ENTREES 41, 42 SONT MENAGEES DE FACON A ETRE
DIAMETRALEMENT OPPOSEES DANS UNE PLAQUE FIXE 29 PORTANT UN ELEMENT
ENROULE EN DEVELOPPANTE 27, PROLONGE PAR UN ELEMENT ENROULE
PERIPHERIQUE 40 QUI PEUT S'ETENDRE AU-DESSUS DES DEUX ENTREES 41, 42.
UN DISPOSITIF SOUPLE 43 D'OBTURATION EST DISPOSE ENTRE LA SURFACE
INTERIEURE DE L'ELEMENT ENROULE PERIPHERIQUE ET LE FLANC EXTERIEUR DE
L'ELEMENT ENROULE 26 PORTE PAR UNE PLAQUE EFFECTUANT UN MOUVEMENT
ORBITAL. DES VALVES, RELIEES AUX PREMIERE ET SECONDE ENTREES,
PERMETTENT DE COMMANDER SELECTIVEMENT L'ECOULEMENT DU FLUIDE
D'ASPIRATION VERS LES POCHES FORMEES ENTRE LES ELEMENTS ENROULES.
DOMAINE D'APPLICATION: COMPRESSEURS A VOLUTE.
Description
_________________________________________________________________
L'invention concerne d'une maniere generale
un compresseur volumetrique du type a volute, et en parti-
culier un compresseur a volute a dechargement par aspira-
tion etranglee, permettant une modulation de capacite.
Un appareil volumetrique du type a volute comprend generalement des
plaques paralleles sur lesquelles sont fixes des elements a
enroulement en developpante qui sont en prise dans une disposition
angulaire fixe Les axes des elements enroules sont normalement
paralleles et decales l'un par rapport a l'autre de maniere que les
mouvements orbitaux relatifs de ces elements provoquent le
deplacement, entre une entree et une sortie, de poches ou chambres de
fluide definies par les flancs des elements enroules et par les
plaques Lors de l'utilisation comme
compresseur, les poches de fluide sont animees d'un mouve-
ment vers l'interieur autour des enroulements en volute en direction
d'un orifice central de decharge, afin que
le fluide retenu dans les poches soit soumis a une diminu-
tion de volume et un accroissement de pression.
De meme que dans les compresseurs a mouvement alternatif et en
particulier ceux utilises en refrigeration et pour le conditionnement
de l'air, il est souhaitable de moduler la capacite d'un compresseur a
volute afin de reduire les cycles et d'economiser de l'energie Dans un
systeme de refrigeration, une demande de refroidissement reduite peut
etre satisfaite par les mises en marche et des arrets repetes du
compresseur, ou bien par reglage de son dechargement ou refoulement
afin que sa capacite soit egale a la demande Etant donne que la
repetition frequente des cycles de mise en marche et d'arret d'un
compresseur risque d'en reduire la duree de vie utile, il est
preferable de moduler la capacite du compresseur
d'une maniere efficace du point de vue energetique.
La demande de brevet des Etats-Unis d'Amerique NI 202 967 decrit un
compresseur a volute dont la capacite est modulee par fermeture
retardee a l'aspiration Cette demande mentionne des moyens de
distribution faisant communiquer avec l'aspiration les poches de
fluide formees entre les surfaces des flancs des elements enroules en
prise, en des points intermediaires choisis, alors que les poches se
deplacent sur le pourtour des elements enroules, vers un orifice
central de decharge Le procede est sensiblement analogue a la
ventilation vers l'aspira- tion du cylindre d'un compresseur a
mouvement alternatif
pendant une partie de la course de compression.
Deux demandes de brevets japonais mises a l'Inspection Publique avant
examen, no 53-141913 et
N O 54-28002, decrivent chacune d'autres moyens pour modi-
fier la capacite d'un compresseur a volute, en faisant varier le
volume des poches formees entre les elements enroules Dans la demande
N O 53141913, l'ecartement entre les plaques disposees face a face,
entre lesquelles s'etendent les elements enroules en spirale, peut
etre
modifie par elevation ou abaissement de la volute fixe.
Dans l'autre demande, une partie de l'une des plaques de face est
elevee ou abaissee pour modifier le taux de compression. L'un des
moyens les plus efficaces pour moduler la capacite d'un compresseur a
mouvement alternatif a plusieurs cylindres consiste a fermer
l'ecoulement de fluide passant par l'orifice d'aspiration et dirige
vers l'un des cylindres Ceci est analogue a l'interruption
de l'ecoulement de fluide vers une poche formee aux extre-
mites exterieures des elements enroules en spirale dans
un compresseur a volute, mais l'execution de cette opera-
tion est plus aisee dans un compresseur a mouvement alter-
natif En general, dans un compresseur a volute, les deux extremites
exterieures des elements enroules sont ouvertes a la meme pression
d'aspiration, le fluide
aspire provenant de l'interieurd'une enveloppe hermetique.
Par consequent, l'ecoulement du fluide vers l'interieur des poches
formees a l'extremite radialement exterieure de chacun des elements
enroules en volute ne peut pas etre commande de facon independante Si
l'ecoulement du gaz d'aspiration vers l'une des entrees ou vers les
deux entrees peut etre commande separement, il est possible de moduler
la capacite du compresseur a volute sur une
plage beaucoup plus large et d'une facon plus efficace.
L'invention a donc pour objet un moyen efficace pour moduler la
capacite d'un compresseur a volute en' commandant l'ecoulement du
fluide d'aspiration vers l'in-
terieur du compresseur.
L'invention a pour autre objet de moduler la
capacite d'un compresseur a volute sur une plage rela-
tivement large.
L'invention a egalement pour objet des moyens permettant de commander
de facon independante l'ecoulement du gaz d'aspiration vers des
entrees situees a l'extremite exterieure des elements enroules en
spirale dans un compresseur a volute
L'invention a egalement pour objet un compres-
seur a volute ayant une enveloppe hermetique a l'inte-
rieur de laquelle est etablie une pression de decharge, et des moyens
destines a faire passer selectivement un gaz d'aspiration d'un orifice
d'aspiration vers les entrees
des elements enroules en spirale.
Le compresseur a volute selon l'invention comprend deux plaques
sensiblement paralleles dont les
surfaces opposees portent des elements enroules en deve-
loppante fixes sur ces plaques de facon a etre en prise l'un avec
l'autre dans une relation angulaire fixe Ces elements enroules en
developpante presentent chacun une surface de flanc situee radialement
a l'interieur et une surface de flanc situee radialement a
l'exterieur, ces surfaces formant des spirales similaires autour d'un
axe Les surfaces des flancs en contact des elements enroules en
developpante, en prise l'un avec l'autre,
et les plaques definissent des poches de fluide.
Le compresseur a volute comprend egalement un
arbre de commande mis en rotation autour d'un axe longi-
tudinal par un generateur de force motrice L'arbre de commande est
accouple a l'une des deux plaques paralleles afin de l'entralner de
facon que, lorsque l'arbre tourne, il fasse executer a cette plaque un
mouvement orbital
par rapport a l'autre plaque qui est fixe.
La plaque fixe comporte un enroulement periphe-
rique fixe sur la meme surface que celle portant l'element
fixe enroule en developpante, et l'enroulement peripheri-
que presente une forme lobulaire qui renferme l'element enroule en
developpante porte par la plaque a mouvement orbital, en l'entourant
de facon hermetique Des premiere et seconde entrees de fluide sont
egalement recouvertes par l'enroulement peripherique Ces entrees sont
menagees dans la plaque fixe, a proximite de sa peripherie et elles
sont diametralement opposees l'une a l'autre Elles sont en
communication avec une ou plusieurs des poches de fluide formees par
les contacts lineaires en mouvement
etablis entre les elements enroules.
Un element souple d'etancheite est dispose radia-
lement a l'interieur de l'enroulement peripherique, entre ce dernier
et le flanc exterieur de l'element enroule en developpante a mouvement
orbital et entre les plaques
paralleles, en contact etanche avec ces elements Cet ele-
ment d'etancheite agit de maniere a empecher l'ecoulement de fluide
entre les premiere et seconde entrees Des moyens de distribution sont
egalement prevus pour commander l'ecoulement du fluide vers au moins
l'une des premiere et seconde entrees et ces moyens de distribution
agissent
donc selectivement pour moduler la capacite du compresseur.
L'invention sera decrite plus en detail en regard des dessins annexes
a titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1
est une coupe longitudinale d'une forme de realisation du compresseur
selon l'invention
dans lequel une chambre superieure situee dans une enve-
loppe hermetique est soumise a une pression d'aspiration alors qu'une
chambre inferieure est a une pression de
refoulement; -
la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la
figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1; la figure
4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 3,
montrant plus en detail une forme de realisation de l'element souple
d'etancheite la figure 5 est une coupe analogue a celle de la figure
3, mais montrant une autre forme de realisa- tion de l'element souple
d'etancheite; la figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la
figure 5;
la figure 7 est une coupe longitudinale par-
tielle d'une autre forme de realisation du compresseur
dont l'enveloppe hermetique est a la pression de refoule-
ment; et la figure 8 est une coupe longitudinale d'une autre forme de
realisation du compresseur dont l'enveloppe
hermetique est a la pression d'aspiration.
La figure 1 montre une premiere forme de realisation du compresseur a
volute selon l'invention, ce compresseur
etant designe globalement par la reference numerique 10.
Le compresseur 10 comprend une enveloppe hermetique 11 qui forme une
enceinte etanche delimitant une chambre superieure 12 soumise a une
pression d'aspiration et une
chambre inferieure 13 soumise a une pression de refoule-
ment Les chambres 12 et 13 sont delimitees a l'interieur de
l'enveloppe hermetique 11 par un bati 14 de support dont la peripherie
est en contact etanche avec la surface interieure de l'enveloppe
hermetique 11, l'etancheite etant assuree par une bague torique (non
representee) ou par toute autre garniture convenable ou encore par
soudage Le bati 14 de support sert egalement a aligner axialement le
mecanisme du compresseur 10 a volute a
l'interieur de l'enveloppe hermetique 11.
La chambre inferieure 13 renferme un moteur electrique 15 generalement
classique, comportant un rotor 16 traverse par un arbre 17 de commande
Des paliers 17 a et 17 b sont prevus a l'extremite superieure de
l'arbre 17 de commande et agissent ensemble de maniere a centrer
radialement et a supporter l'arbre 17 de commande et
L 592733
le rotor 16 a l'interieur du moteur 15 L'extremite superieure de
l'arbre 17 comporte un maneton 18 dont l'axe est sensiblement
parallele a celui de l'arbre 17, mais en est deporte Lorsque l'arbre
17 de commande est mis en rotation par le moteur electrique 15, le
maneton 18 tourillonne dans un coussinet 18 a, de maniere a faire
tourner autour de son axe une biellette oscillante 19.
Cette biellette oscillante 19 agit comme element d'entraine-
ment a souplesse radiale, en prise avec un doigt 20 forme sur la
surface inferieure d'une plaque 25 a mouvement orbital Lorsque la
biellette oscillante 19 tourne, le
doigt 20 d'entrainement decrit une orbite circulaire au-
tour de l'axe de la biellette 19, en se deplacant dans un coussinet 20
a La biellette oscillante 19 transforme donc le mouvement de rotation
de l'arbre 17 de commande
en un mouvement orbital de la plaque 25.
Les figures 1 et 3 montrent comment un element enroule ou element a
spire 26 a mouvement orbital, ayant sensiblement la forme d'une
spirale enroulee autour d'un axe parallele a l'axe de l'arbre 17 de
commande, est fixe a la surface superieure de la plaque orbitale 25 On
peut voir que l'element enroule orbital 26 est en contact avec un
element enroule fixe 27, ayant une forme en spirale similaire, le
contact etant realise en divers points le
long des surfaces opposees des flancs de ces elements.
L'element enroule fixe ou element a spire fixe 27 fait
saillie vers le bas d'une plaque fixe 28 qui est sensible-
ment parallele a la plaque orbitale 25 et qui lui fait face. L'element
enroule orbital 26 et l'element enroule fixe 27 sont maintenus dans
une disposition angulaire fixe l'un par rapport a l'autre au moyen
d'un accouplement de Oldham comprenant un anneau circulaire 29 sur
lequel quatre blocs coulissants 30 sont montes de facon a pouvoir
pivoter au moyen d'elements 31 de fixation a ecrou et boulon Les blocs
30 coulissent dans des rainures 30 a diametralement opposees entre
elles, formees dans le bati 14 de support, a 90 les unes des autres,
dans la plaque orbitale 25, et ils empechent ainsi cette plaque 25 de
se deplacer angulairement tout en lui permettant d'effectuer un
mouvement circulaire de translation sur un rayon d'orbite circulaire
variable La plaque fixe 28 est elle-meme maintenue en position par
plusieurs supports a brides espaces 32 a, 32 b, 32 c et 32 d relies
chacun au bati 14 de support par des boulons 33 La plaque a volute
orbitale 25 est maintenue dans la direction axiale par
une butee circulaire 34 d'appui.
La lubrification des diverses surfaces d'appui de la machine,telles
que la butee 34, est assuree par une pompe a huile 35 qui depasse de
l'extremite inferieure de l'arbre 17 et penetre dans une reserve
d'huile 36 situee au fond du compresseur La pompe a huile 35 est du
type centrifuge et agit pendant la rotation de l'arbre 17 afin de
refouler l'huile vers le haut, dans un alesage (non represente) de
l'arbre 17, de facon a lubrifier
les surfaces d'appui de la surface superieure du compres-
seur 10.
Comme montre sur la figure 3, un element enroule peripherique 40
s'etend, dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre,
d'un point "A" jusqu'a un point "B" renfermant ainsi une premiere
entree 41 et une
seconde entree 42 formees dans la plaque fixe 28 L'ele-
ment enroule peripherique 40 est un prolongement de forme lobulaire de
l'element enroule fixe 27, s'etendant entre
les points A et B, et il permet de recouvrir hermetique-
ment les entrees 41 et 42 afin que l'ecoulement de fluide par ces
entrees vers l'interieur des poches definies
par les elements enroules 26 et 27 puisse etre commande.
Dans un compresseur a volute classique de l'art ante-
rieur, le fluide peut penetrer librement de l'interieur de l'enveloppe
du compresseur entre les elements enroules en developpante, en
s'ecoulant audela de l'extremite radialement exterieure de l'element
enroule fixe (cette
extremite etant representee par le point A) et de l'ex-
tremite 26 a de l'element enroule orbital 26 Dans le compresseur selon
l'invention, ces parties des elements enroules sont isolees du fluide
contenu dans la chambre 12 par l'enroulement peripherique 40 et l'une
de l'autre par
un joint souple 43 Dans la forme de realisation de l'in-
vention montree sur la figure 3 et representee plus en detail sur la
figure 4, le joint souple comprend un ruban d'acier a ressort ayant
une largeur egale a la distance comprise entre les surfaces opposees
de la plaque orbitale et de la plaque fixe 28 et s'etendant de la
surface radialement interieure de l'element enroule peripherique 40
jusqu'au flanc radialement exterieur de l'element enroule orbital 26
Le joint souple 43 est sollicite de facon rester constamment en
contact avec l'element enroule orbital 26 durant son mouvement orbital
et il est maintenu en place par des moyens convenables de fixation
tels qu'une
vis a metals 44 Le joint souple 43 a pour fonction d'in-
terrompre l'ecoulement de fluide entre la premiere entree 41 et la
seconde entree 42, autour de l'element enroule
orbital 26.
Comme represente sur les figures 1 et 3, une sortie 45 du fluide
comprime est menagee a proximite du centre de la plaque fixe 28,
au-dessus de laquelle un conduit 46 s'etend radialement vers
l'exterieur et descend a travers le bati 14 de support de facon a
communiquer avec la chambre inferieure 13 Les premiere et seconde
valves 47 et 48 sont egalement reliees a la plaque fixe 28.
Ces valves 47 et 48 commandent l'ecoulement du fluide d'aspiration a
partir de la chambre 12, par les premiere
et seconde entrees 41 et 42, respectivement, et elles peu-
vent comprendre des electrovalves si l'on souhaite ouvrir ou fermer
completement les entrees 41 et 42, ou bien des valves proportionnelles
si l'on souhaite plutot moduler
l'ecoulement du fluide d'aspiration sur une plage inter-
mediaire de commande Dans tous les cas, les valves 47 et 48 sont
commandees electriquement au moyen de conducteurs 47 a et 48 a relies
a des bornes 53 qui traversent l'enveloppe hermetique 11 Les bornes 53
sont logees dans une botte
54 montee sur la face exterieure de l'enveloppe hermetique 11.
Dans la premiere forme de realisation montree sur les figures 1 a 4,
le fluide entre par un orifice 49 d'aspiration et penetre dans la
chambre superieure 12 sous une pression d'aspiration relativement
basse Lorsque le compresseur 10 fonctionne a pleine capacite, les deux
valves 47 et 48 sont totalement ouvertes, permettant au fluide de
penetrer, par l'intermediaire des entrees 41 et 42, dans les poches
formees entre les elements enroules orbital et fixe 26 et 27 Les
contacts lineaires en mouvement entre ces elements enroules
definissent des
poches 50 a, 50 b et 50 c, comme montre sur la figure 3 Lors-
que les poches 50 a et 50 b se rapprochent du centre de la volute, le
volume de fluide contenu dans celle-ci diminue
sensiblement et sa pression augmente proportionnellement.
Un clapet de refoulement (montre en detail sur la figure 6), situe
immediatement en aval et au-dessus de la sortie 45, comprend une
plaque plane et circulaire 51 d'obturation rappelee par un ressort
helicoidal 52 afin de fermer la sortie 45 Lorsque la pression du
fluide
dans la poche 50 c, a la sortie 45, produit une force supe-
rieure a la force combinee du ressort 52 et de la pression de fluide
dans le conduit 46, la pression regnant a la sortie 45 souleve la
plaque 51 de son siege, permettant au fluide de s'ecouler par le
conduit 46 dans la chambre inferieure 13 Le fluide refoule passe
ensuite dans un canal 55 menage dans le bati 14 de support, s'ecoule
sur le rotor 16 et sort du compresseur 10 par un orifice 56
de refoulement.
Pour moduler la capacite du compresseur 10 a 50 % de son debit
nominal, on ferme la valve 48 afin d'empecher le fluide de penetrer
dans la seconde entree 42 Le fluide d'aspiration continue d'arriver
par la premiere entree 41, avec une restriction minimale, mais il ne
peut s'ecouler autour du flanc exterieur de l'element enroule orbital
26 vers la seconde entree 42, du fait de la presence du joint souple
43 Le fluide arrivant a la premiere entree 41 est comprime par le
mouvement de l'element enroule orbital 26 par rapport a l'element
enroule fixe 27 Etant donne que la valve 48 est fermee, la pression
regnant dans la seconde entree 42 chute a une valeur proche de
l'aspiration alors que le compresseur continue de fonctionner Dans ces
conditions, la poche intermediaire 50 a contient du fluide comprime et
la poche intermediaire 50 b contient du fluide a une pression proche
de la valeur d'aspiration Lorsque ces poches de fluide, l'une a haute
pression et l'autre a une pression proche de l'aspiration, poursuivent
leur mouvement pour se combiner a la sortie 45 en une poche commune 50
c, la pression resultante chute initialement, mais s'eleve ensuite
avec la poursuite du mouvement de l'element a volute orbital 26
jusqu'a ce qu'elle atteigne un etat
d'equilibre avec la pression regnant dans le conduit 46.
Le clapet 51 de refoulement empeche le fluide de refluer du systeme
auquel l'orifice 56 de refoulement est relie vers la sortie 45 Le
fluide s'ecoule au-dela de la plaque 51 d'obturation du clapet de
refoulement et sort par le conduit 45 uniquement si la pression du
systeme regnant
dans le conduit 46 est inferieure a celle de la sortie 45.
Etant donne que la sortie 45 ne recoit que 50 % du fluide comprime
disponible precedemment lors de chaque cycle,
le debit du compresseur 10 est reduit d'environ 50 %.
Pour decharger completement le compresseur 10, on ferme les deux
valves 47 et 48, interrompant ainsi
l'ecoulement d'aspiration par les deux entrees 41 et 42.
La pression regnant a la sortie 45 atteint ensuite une valeur
d'equilibre, aucun fluide ne s'ecoulant alors
par la plaque 51 d'obturation du clapet de refoulement.
Si des valves proportionnelles 47 et 48 sont utilisees a la place des
electrovalves du type a deux positions extremes d'ouverture et de
fermeture, la capacite du compresseur 10 peut etre mcduhee a toute
valeur comprise entre environ O et 100 % de sa capacite nominale Si
les deux valves 47 et 48 sont partiellement fermees, l'ecou-
lement du fluide par les deux entrees 41 et 42 est reduit et le debit
massique d'ecoulement par le compresseur est reduit En variante, la
seconde valve 48 peut etre 1 1 fermee partiellement et la premiere
valve 47 peut etre laissee completement ouverte afin que la capacite
soit commandee a une valeur comprise dans la plage a 50 a 100 % du
debit nominal Il convient de noter que la premiere valve 47 ne peut
etre fermee pour reduire plus que la seconde valve 48 l'ecoulement du
fluide sans provoquer un contournement du joint souple 43 par le
fluide, car
le joint souple 43 assure l'etancheite avec le flanc exte-
rieur de l'element enroule orbital 26 uniquement si la pression du
fluide a la premiere entree 41 est egale ou superieure a la pression
regnant a la seconde entree 42 Ainsi, lorsque l'on reduit la capacite
du compresseur, il est necessaire de fermer la seconde valve 48 plus
que la premiere valve, ou bien de fermer les deux
valves de facon egale.
Dans une forme de realisation de l'invention montree sur les figures 5
et 6, le joint souple dispose entre la premiere entree 41 et la
seconde entree 42 comprend un obturateur souple a palette 57, aligne a
peu pres radialement de facon qu'une extremite 57 a soit rappelee
contre la surface exterieure de l'element a volute orbital 26 par un
ressort helicoidal 58 Ces elenents 57 et 58 sont montes de facon
etanche dans une boite 58
disposee exterieurement a un element enroule peripherique 59.
Les elements enroules peripheriques 59 et 40 sont simi-
laires, sauf que le premier presente une ouverture dans laquelle
l'obturateur souple a palette 57 peut se deplacer librement
radialement vers l'interieur et vers l'exterieur en relation
d'etancheite a la fois avec l'enroulement
peripherique 59 et l'element a volute orbital 26 L'obtu-
rateur souple a palette 57 s'etend entre la plaque orbitale 25 et la
plaque fixe 28 et assume une fonction d'etancheite equivalente a celle
du joint ou obturateur souple 43, servant a interrompre l'ecoulement
du fluide le long de la peripherie de l'element enroule orbital
26, entre la premiere entree 41 et la seconde entree 42.
Un avantage presente par l'obturateur souple a palette 57 par rapport
au joint ou obturateur 43 est qu'il sert a interrompre l'ecoulement de
fluide entre les entrees 41 et 42, quelle que soit l'entree ayant une
pression superieure a celle de l'autre; par consequent, l'une ou
l'autre des valves 47 et 48 peut etre fermee totalement ou
partiellement pour commander la capacite du compresseur 10. La figure
7 represente une autre forme de realisation du compresseur a volute
selon l'invention, indiquee globalement par la reference numerique 65
Les elements du compresseur a volute 65 similaires a ceux du
compresseur 10 sont designes par les memes references numeriques et
leurs fonctions ne seront pas de nouveau decrites Cependant, les
aspects fonctionnels de ces elements qui different de ceux mentionnes
precedemment sont mentionnes de facon appropriee Le compresseur a
volute 65 comprend une enveloppe hermetique 66 renfermant un mecanisme
de commande souple dans la direction radiale
et un moteur electrique 15, de meme que dans le compres-
seur 10 Le bati 67 de support ne constitue pas une cloison etanche
entre les parties superieure et inferieure du volume renferme par
l'enveloppe hermetique 66, mais il constitue un support pour le moteur
15 et d'autres elements tels que les supports a brides 32 a a 32 d qui
depassent d'une plaque fixe 68, a intervalles les uns
des autres.
La plaque fixe 68 comporte egalement des premiere et seconde valves 47
et 48 qui sont placees sensiblement dans la meme disposition par
rapport a l'element enroule fixe 27 et a l'element enroule orbital 26
que dans le compresseur a volute 10 Dans le compresseur 65, le volume
libre delimite par l'enveloppe hermetique 66 est sensible-
ment a la pression de refoulement, et il est necessaire de diriger le
fluide d'aspiration vers les premiere et seconde valves 47 et 48 au
moyen d'un conduit 69 Ce dernier relie le cote amont des valves 47 et
48, par une communication commune, a un orifice 69 a d'aspiration, de
facon a etablir une communication de fluide permettant au fluide
aspire d'atteindre les premiere et seconde
entrees 41 et 42.
and #38;amp;#x003C; 522737
L 522733
Le fluide comprime par le contact lineaire mobile entre l'element
enroule orbital 26 et l'element enroule fixe 27 s'ecoule par la sortie
45 menagee dans la plaque fixe 68 lorsque la pression regnant dans la
sortie 45 depasse celle etablie a l'interieur de l'enve- loppe
hermetique 66 La plaque 51 d'obturation du clapet de refoulement
empeche le fluide de refluer de l'interieur de l'enveloppe hermetique
66 dans la sortie 45, augmentant ainsi l'efficacite du compresseur
lorsque ce dernier est mis en marche dans un etat partiellement charge
Le fluide comprime s'ecoule finalement par le canal 55, autour du
rotor 16 et par l'orifice 56 de refoulement, refroidissant
le moteur 15 au passage.
La capacite du compresseur 65 est reduite par ouverture ou fermeture
des valves 47 et/ou 48, comme decrit precedemment pour le compresseur
10 On peut utiliser dans le compresseur 65 soit le joint ou obturateur
souple a bande d'acier inoxydable, soit l'obturateur souple a
palette 57 pour empecher l'ecoulement du fluide d'aspira-
tion entre la premiere entree 41 et la seconde entree 42.
Le dechargement du compresseur 5 est donc effectue essen-
tiellement de la meme facon que pour le compresseur 10; cependant, le
compresseur 65 presente l'avantage de ne pas necessiter de joints
d'etancheite au fluide entre le bati 67 de support et la face
interieure de l'enveloppe
arrondie 66.
Une autre forme de realisation du compresseur a volute selon
l'invention est montree sur la figure 8, le compresseur a volute etant
indique globalement par
la reference numerique 70 Comme precedemment, les ele-
ments de cette forme de realisation ayant des fonctions et des formes
similaires a celles des elements decrits precedemment sont designes
par les memes references
numeriques Le compresseur a volute 70 differe des com-
presseurs precedents 10 et 65 par trois points importants.
Premierement, son enveloppe hermetique 66 est soumise a la pression
d'aspiration et elle presente un orifice 71 d'aspiration menage dans
sa partie inferieure et un
L 5 ? 2733
orifice 72 de refoulement situe sur sa surface superieure.
Deuxiemement, le moteur 15 est refroidi par le fluide d'aspiration
entrantpar l'orifice 71 et s'ecoulant autour du rotor 16; le fluide
d'aspiration penetre ensuite dans la partie superieure de l'enveloppe
hermetique 66 en
passant par le canal 55.
La troisieme difference, et la plus importante,
concerne une premiere valve 74 et une seconde valve 75.
Ces valves comprennent respectivement des pistons 74 a et 75 a et des
ressorts helicoidaux 74 b et 75 b Lorsque les valves 74 et 75 sont
ouvertes, les pistons 74 a et a sont pousses verticalement vers le
haut par les ressorts helicoidaux, permettant au fluide de s'ecouler
par des
premiere et seconde entrees 76 et 77, respectivement.
Les parties superieures de ces valves sont reliees a des premiere et
seconde electrovalves 74 c et 75 c au moyen de conduits 78 a et 79 b,
respectivement, et les electrovalves 74 c et 75 c sont en
communication commune avec un conduit 73 de forme en T par lequel le
gaz de
refoulement s'ecoule du compresseur 10 En ouvrant selecti-
vement les electrovalves 74 c et 75 c (les conducteurs electriques et
les bornes n'etant pas representes), le fluide soumis a la pression de
refoulement peut etre
applique a l'un ou l'autre des pistons 74 a et 75 a, obli-
geant ce dernier a fermer l'une ou l'autre des premiere et seconde
entrees de fluide 76 et 77, ou les deux, contre la force de rappel
exercee par les ressorts helicoidaux
74 b et 75 b Une description plus detaillee du fonctionne-
ment d'une valve de type similaire, utilisee pour decharger un
compresseur a volute, est donnee dans la demande de brevet des
Etats-Unis d'Amerique N O 202 967, deposee
en 1980.
Apres que l'une ou l'autre des electrovalves 74 c et 75 c a ete fermee
selectivement pour empecher le fluide de refoulement d'etre applique a
l'un ou l'autre des pistons 74 a et 75 a, le fluide de refoulement
contenu dans les premiere et seconde valves 74 et 75 s'echappe en
fuyant au-dela des pistons, permettant a ces derniers de se deplacer
vers la position d'ouverture sous l'effet des ressorts 74 b et 75 b Il
convient de noter que les premiere et seconde valves 74 et 75
pourraient etre
remplacees, dans le compresseur 70, par de simples electro-
valves ou par des valves a commande proportionnelle,
similaires aux premiere et seconde valves 47 et 48.
En ce qui concerne les autres points, le compresseur 70 fonctionne
sensiblement de la meme maniere que les compresseurs a volute 10 et 65
Comme precedemment, un joint ou obturateur souple 43 a bande d'acier a
ressort, ou bien un obturateur souple a palette 57 peut etre utilise
pour interrompre l'ecoulement du fluide entre la premiere entree 75 et
la seconde entree 77 Les valves 74 et 75 actionnees par la pression de
refoulement sont commandees selectivement pour ouvrir ou fermer
completement les premiere et seconde entrees 76 et 77, et elles ne
peuvent pas etre modulees dans une position intermediaire C'est la
raison pour laquelle les valves 74 et 75, actionnees par le fluide de
refoulement et montrees sur la figure 8, peuvent etre utilisees pour
reduire la capacite du compresseur 10 soit a environ 50 %, soit a O %
de son debit nominal, par actionnement de l'une de ces valves ou des
deux, respectivement L'utilisation de valves 47
et 48 a commande proportionnelle permet d'effectuer un-
reglage selectif sur toute la plage comprise entre O
et 100 % du debit nominal.
Si la commande de capacite d'une seule des entrees des compresseurs
10, 65 et 70 est suffisante pour une application particuliere, il
suffit de ne pr 5 voir que l'une des premiere et seconde valves 47, 48
ou 74, 75; cependant, si le joint ou obturateur souple en acier
a ressort est utilise, la valve 48 ou 75 doit etre appli-
quee sur la seconde entree 42 ou 77, respectivement, plutot que sur la
premiere entree 41 ou 76 Si l'on utilise l'obturateur souple a palette
57, une seule valve peut etre utilisee sur l'une ou l'autre des deux
entrees dans tous les cas, l'autre entree doit etre reliee a
l'aspiration Il est evident qu'une seule valve ne peut moduler la
capacite du compresseur 10, 65 ou 70 que dans la plage d'environ 50 %
A 100 % de son debit maximal nominal. Il va de soi que de nombreuses
modifications peuvent etre apportees a l'appareil decrit et represente
sans sortir du cadre de l'invention.
U 522733
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS1 Appareil pour moduler la capacite d'un compresseur de
fluide du type volumetrique a volute, caracterise en ce qu'il comporte
deux plaques sensiblement paralleles ( 25, 28) disposees face a face,
la surface de l'une ( 28) des plaques tournee vers l'autre plaque (
25), portant un element enroule en developpante ( 27) fixesur cette
plaque et en prise, dans une disposition angu-laire fixe, avec un
element enroule ( 26) fixe a l'autre plaque ( 25), chaque element
enroule comportant des flancs situes radialement a l'interieur et a
l'exterieur et ayant des formes en spirale analogues autour d'un axe,
les flancs en contact des elements enroules en prise et les plaques
definissant des poches de fluide, l'un des elementsenroules comportant
un prolongement ( 40) destine a recou-vrir l'extremite radialement
exterieure de l'autre element enroule, en l'entourant de maniere
etanche, l'appareil presentant egalement des premiere et seconde
entrees de fluide ( 41, 42) qui communiquent chacune avec le volume
delimite par le prolongement dudit element enroule, ces entrees etant
disposees a proximite de la peripherie de ce prolongement, un
dispositif souple ( 43) d'etancheite etant destine a interrompre la
communication de fluide entre les premiere et seconde entrees, le long
du flanc interieur du prolongement dudit element enroule, et une
premiere valve ( 47) etant montee fonctionnellement afin de commander
l'ecoulement du fluide dans l'une des premiere et seconde entrees afin
de moduler la capacite du compresseur. 2 Appareil selon la
revendication 1, caracterise en ce que la fermeture complete de la
premiere valve reduit la capacite du compresseur d'environ 50 %, et la
fermeture partielle de la premiere valve permet de moduler la capacite
du compresseur dans la plage de 50A 100 %. 3 Appareil selon la
revendication 1, caracterise en ce qu'il comporte en outre une seconde
valve ( 48) montee fonctionnellement afin de commander l'ecoulement i
522733du fluide par l'autre desdites premiere et seconde entrees. 4
Appareil selon l'une des revendications 1et 3, caracterise en ce que
le dispositif souple d'etan-cheite comprend une palette ( 57) qui
glisse de maniere etanche contre le flanc exterieur dudit autre
elementenroule ( 26), et qui est sollicitee dans la direction ra-diale
afin de rester en contact avec ce flanc lorsquela distance radiale
entre les elements enroules varie.Appareil selon l'une des
revendications 1et 3, caracterise en ce que le dispositif souple
d'etan-cheite comprend une bande flexible s'etendant a peu pres
tangentiellement du flanc interieur du prolongement dudit premier
element enroule jusqu'au flanc exterieur de l'autreelement enroule. 6
Appareil selon la revendication 5, caracterise en ce que la bande
flexible est realisee en acier a ressort. 7 Appareil selon l'une des
revendications 1et 3, caracterise en ce qu'il presente un orifice (
56) de refoulement par lequel le fluide comprime entre les elements
enroules en prise est refoule, et un clapet ( 51) de retenue qui
permet au fluide comprime de s'ecouler de l'orifice de refoulement et
qui empeche le fluide de refluer dans les poches formees entre les
elements enroulesen passant par l'orifice de refoulement. 8 Appareil
selon la revendication 3, caracterise en ce que la fermeture complete
de l'une des premiere et seconde valves reduit la capacite du
compresseur de %, la fermeture complete des deux valves dechargeant le
compresseur a O % de sa capacite, et la fermeture partielle de l'une
ou des deux valves modulant la capacitedans la plage de O a 100 %. 9
Compresseur de fluide du type volumetrique a volute, caracterise en ce
qu'il comporte deux plaquessensiblement paralleles ( 25, 28), la
surface d'une pre-miere plaque ( 28), tournee vers la plaque opposee,
portant un element enroule en developpante ( 27) qui lui est fixe et
qui est en prise, dans une disposition angulaire fixe, avec un element
enroule ( 26) fixe a l'autre plaque ( 25), les elements enroules
presentant chacun des flancs situes radialement a l'interieur et a
l'exterieur et dont les surfaces suivent des formes en spirale
identiques, autour d'un axe, les flancs en contact des elements
enroules en prise et les plaques definissant des poches de fluide, un
arbre ( 17) de commande etant monte de facon a pouvoir tourner autour
d'un axe longitudinal, sous l'action d'un generateur de force motrice
( 15), cet arbre etant relie a l'une ( 25) des deux plaques paralleles
afin de l'entrainer, l'autre plaque ( 28) etant fixe de maniere que la
premiere plaque puisse executer un mouvement orbital par rapport a la
plaque fixe lorsque l'arbre de commande tourne, un element enroule
peripherique ( 40) etant fixe a la plaque fixe, sur la meme surface
que celle portant son element enroule en developpante, cet element
enroule peripherique prolongeant l'element enrouleen developpante en
suivant une forme lobulaire qui ren-ferme l'element enroule de la
plaque orbitale en l'entou-rant de maniere etanche, des premiere et
seconde entrees de fluide ( 41, 42) etant menagees de facon a etre a
peu pres diametralement opposees l'une a l'autre, dans la plaque fixe,
a proximite de sa peripherie, et communiquant avec une ou plusieurs
des poches de fluide formees, undispositif souple ( 43) d'etancheite
etant dispose a proxi-mite de l'element enroule peripherique et
s'etendant entre cet element et le flanc exterieur de l'element
enroule en developpante de la plaque orbitale ainsi qu'entre les
plaques paralleles, de facon etanche, ce dispositif ayant pour
fonction d'empecher le fluide de s'ecouler entre les premiere et
seconde entrees, des moyens de distribution ( 47, 48) commandant
l'ecoulement du fluide vers au moins l'une des premiere et seconde
entrees etmodulant ainsi la capacite du compresseur. 10 Compresseur a
volute selon la revendication 9, caracterise en ce que les moyens de
distribution sont destines a moduler la capacite du compresseur dans
une plage comprise entre environ 50 et 100 % de son debit nominal. 11
Compresseur a volute selon la revendication 9, caracterise en ce que
les moyens de distribution commandent l'ecoulement du fluide vers les
premiere et seconde entrees. 12 Compresseur a volute selon la
revendication 11, caracterise en ce que les moyens de distribution
sont destines a moduler la capacite du compresseur dans une plage
comprise entre environ O et 100 % de son debitnominal. 13 Compresseur
a volute selon l'une des reven-dications 9 et 11, caracterise en ce
que le dispositif souple d'etancheite comprend une palette ( 57) qui
peut glisser de maniere etanche contre le flanc exterieur dudit autre
element enroule ( 26), et qui est rappelee dans la direction radiale
afin de rester en contact avec ce flanc pendant le mouvement orbital
relatif de l'element enroule. 14 Compresseur a volute selon l'une des
reven-dications 9 et 11, caracterise en ce que le dispositifsouple
d'etancheite comprend une bande flexible s'eten-dant a peu pres
tangentiellement de la surface radiale-ment interieure de l'element
enroule peripherique jusqu'au flanc exterieur de l'element enroule
porte par la plaqueorbitale.Compresseur a volute selon l'une des
reven-dications 9 et 11, caracterise en ce qu'il comporte en outre une
enveloppe hermetique ( 11) cui renferme de facon etanche un volume
contenant au moins les plaques paralleles du compresseur, cette
enveloppe presentant un orifice ( 49) d'aspiration destine a
l'admission de fluide dans le compresseur, a la pression d'aspiration,
et un orifice ( 56) de refoulement par lequel un fluide comprime
estexpulse a la pression de refoulement. 16 Compresseur a volute selon
la revendication, caracterise en ce que l'enveloppe hermetique (
66)est a la pression d'aspiration, l'orifice ( 71) d'aspira-tion
communiquant avec le volume libre delimite parL.522733l'enveloppe
hermetique et etant donc en communicationavec les moyens de
distribution. 17 Compresseur a volute selon la revendication,
caracterise en ce que l'enveloppe hermetique ( 66) est a la pression
de decharge, l'orifice de decharge ( 56)etant en communication avec le
volume libre delimite-par l'enveloppe hermetique, et l'orifice ( 69 a)
d'aspira-tion etant en communication avec les moyens de distribu-tion.
18 Compresseur a volute selon la revendication, caracterise en ce
qu'il comporte en outre un clapet de retenue ( 51) qui permet au
fluide d'etre refouledes elements enroules en passant par l'orifice de
refou-lement, mais qui empeche le fluide de refluer de l'orifice, de
refoulement dans les poches formees entre les elements enroules. 19
Compresseur a volute selon l'une des reven-dications 9 et 11,
caracterise en ce qu'il comporte une enveloppe hermetique ( 11) qui
renferme de facon etanche les plaques paralleles et qui est divisee en
des premiere et seconde chambres ( 12, 13), cette enveloppe hermetique
presentant un orifice ( 49) d'aspiration destine a l'admission de
fluide dans le compresseur, a la pression d'aspiration, et un orifice
( 56) de refoulement par lequelun fluide comprime est expulse a la
pression de refou-lement. Compresseur a volute selon la revendication
19, caracterise en ce que l'une ( 13) des premiere et seconde chambres
est a la pression de refoulement etl'autre ( 12) a la pression
d'aspiration.
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