FR3075249A1 - SPIRO-ORBITAL VOLUMETRIC MACHINE - Google Patents

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FR3075249A1
FR3075249A1 FR1762223A FR1762223A FR3075249A1 FR 3075249 A1 FR3075249 A1 FR 3075249A1 FR 1762223 A FR1762223 A FR 1762223A FR 1762223 A FR1762223 A FR 1762223A FR 3075249 A1 FR3075249 A1 FR 3075249A1
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Stephane Watts
Frederic Albergucci
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Abstract

La présente invention concerne une machine volumétrique à spirales comportant une première structure (2) à spirale fixe coopérant avec une deuxième structure (3) à spirale mobile selon un mouvement orbital par rapport à ladite première structure (2), la machine comportant une butée axiale (220) annulaire venant en appui glissant contre la surface frontale extérieure de ladite deuxième structure spirale mobile Ladite machine comporte en outre une rondelle (9) intercalée entre ladite butée axiale (220) annulaire et ladite surface frontale, ladite rondelle (9) étant constituée en un matériau composite métal/polymère avec une couche de polymère d'une épaisseur d'au moins 40 microns.  The present invention relates to a volumetric spiral machine comprising a first structure (2) with a fixed spiral cooperating with a second structure (3) with a spiral movable in an orbital movement relative to said first structure (2), the machine comprising an axial stop (220) annular sliding bearing against the external front surface of said second movable spiral structure  Said machine further comprises a washer (9) interposed between said axial annular stop (220) and said front surface, said washer (9) being made of a metal / polymer composite material with a polymer layer with a thickness of at least minus 40 microns.

Description

MACHINE VOLUMETRIQUE SPIRQ-QRBITALESPIRQ-QRBITALE VOLUMETRIC MACHINE

Domaine de l'inventionField of the invention

La présente invention concerne le domaine des machines volumétriques, notamment des machines de compression ou des machines de détente. Ces machines peuvent être :The present invention relates to the field of volumetric machines, in particular compression machines or expansion machines. These machines can be:

• des turbomachines utilisant l'énergie cinétique de gaz • des machines volumétriques, utilisant un changement de volume du gaz. Les machines volumétriques peuvent être à pistons, spiro-orbitales, à vis, etc.• turbomachinery using the kinetic energy of gas • volumetric machines, using a change in gas volume. Volumetric machines can be piston, spiro-orbital, screw, etc.

La présente invention concerne plus particulièrement le domaine des machines volumétriques spiro-orbitales (en anglais « scroll ») , sous les deux formes d'utilisation, comme compresseur (utilisé par exemple, comme compresseur d'air ou dans un cycle de climatisation, de réfrigération ou dans une pompe à chaleur (parfois désigné par « compresseur G ») ou comme machine de détente (utilisée par exemple dans un cycle organique de Rankine).The present invention relates more particularly to the field of volumetric spiro-orbital machines (in English "scroll"), in both forms of use, as a compressor (used for example, as an air compressor or in an air conditioning cycle, refrigeration or in a heat pump (sometimes referred to as "compressor G") or as an expansion machine (used for example in an organic Rankine cycle).

Une telle machine comprend une partie mobile en forme de spirale effectuant un mouvement orbital par rapport à une autre spirale fixe sensiblement identique à la première. Ces deux spirales sont déphasées de 180°. Dans une utilisation en compresseur, les espaces formés entre les deux spirales constituent des chambres de géométrie et position évolutive, se réduisent progressivement au fur et à mesure du déplacement orbital de la spirale mobile pour déboucher vers l'orifice de refoulement central, et inversement dans une utilisation en machine de détente, les chambres grandissent progressivement pour déboucher latéralement à la périphérie.Such a machine comprises a movable part in the form of a spiral carrying out an orbital movement with respect to another fixed spiral substantially identical to the first. These two spirals are 180 ° out of phase. In a compressor use, the spaces formed between the two spirals constitute chambers of geometry and evolutionary position, gradually reduce as the orbital movement of the movable spiral progresses to open out towards the central delivery port, and vice versa in when used as an expansion machine, the chambers gradually grow to open laterally at the periphery.

Ce type de machine volumétrique présente un niveau sonore réduit, une grande souplesse d'utilisation avec une gamme de vitesses importante, un bon rendement, une grandeThis type of volumetric machine has a reduced noise level, great flexibility of use with a wide range of speeds, good performance, great

robustesse robustness et and un a fonctionnement continu à couple continuous torque operation presque almost constant. constant. Pour For de of telles machines spiro-orbitales, such spiro-orbital machines, un des one of problèmes problems concerne concerned l'étanchéité des chambres définies the tightness of the defined chambers par les by the

deux spirales ainsi que la lubrification des composants mécaniques, notamment à partir d'un lubrifiant transportée par une phase vapeur principale.two spirals as well as the lubrication of mechanical components, in particular from a lubricant transported by a main vapor phase.

Etat de la techniqueState of the art

On connaît dans l'état de la technique le brevet européen EP2662539 décrivant une installation de récupération d'énergie ou de cogénération comprenant une machine à spirales et mettant en oeuvre un cycle de Rankine avec une détente d'un fluide de travail organique assurée par le passage du fluide de travail au travers de la machine, comprenant des paliers lubrifiés par de l'huile prélevée dans un carter d'huile. L'huile de lubrification des paliers est entraînée par le fluide de travail après sa détente au travers de la machine. En amont de l'entrée de la turbine, l'installation comprend des moyens de séparation de l'huile contenue dans le fluide de travail agencés pour renvoyer l'huile vers le carter d'huile. Les moyens de séparation sont agencés pour laisser passer dans le fluide de travail en entrée de la machine un taux d'huile compris dans une plage de valeurs prédéterminée, afin de lubrifier les spirales.The European patent EP2662539 describing an energy recovery or cogeneration installation comprising a spiral machine and implementing a Rankine cycle with expansion of an organic working fluid provided by the passage of the working fluid through the machine, comprising bearings lubricated by oil taken from an oil sump. The lubricating oil of the bearings is entrained by the working fluid after its expansion through the machine. Upstream of the turbine inlet, the installation comprises means for separating the oil contained in the working fluid arranged to return the oil to the oil pan. The separation means are arranged to allow an oil content within a predetermined range of values to pass through the working fluid at the inlet of the machine, in order to lubricate the spirals.

Le brevet US8550797 porte sur un compresseur à spirales comprenant un logement, un entraînement produisant une force de rotation, des spirales de compression comprenant i) une spirale fixe constituée par une volute en spirale servant à comprimer le fluide aspiré, fixe et indépendante de la rotation de l'arbre de l'unité d'entraînement, et ii) une spirale mobile mue par l'arbre de l'unité d'entraînement et présentant une spirale couplée à la spirale de la spirale fixe, une butée axiale placée dans le boîtier qui porte la surface arrière de la spirale mobile et qui contient une chambre de contre-pression; une plaque de poussée placée entre la spirale mobile et la butée axiale, et un élément d'étanchéité placé entre la spirale mobile et la butée axiale. L'élément d'étanchéité comprend un premier élément d'étanchéité placé entre la spirale mobile et la plaque de poussée, et un deuxième élément d'étanchéité placé entre la plaque de poussée et la butée axiale. L'invention porte également sur un élément de poussée de grande dureté placé dans la zone de friction entre la spirale mobile et la butée axiale pour réduire l'accroissement de masse, empêcher l'usure dans la zone de friction et empêcher la rupture et la dégradation du rendement du compresseur.Patent US8550797 relates to a scroll compressor comprising a housing, a drive producing a rotational force, compression spirals comprising i) a fixed spiral constituted by a spiral scroll serving to compress the suctioned fluid, fixed and independent of rotation of the shaft of the drive unit, and ii) a movable spiral driven by the shaft of the drive unit and having a spiral coupled to the spiral of the fixed spiral, an axial stop placed in the housing which carries the rear surface of the movable spiral and which contains a back pressure chamber; a thrust plate placed between the movable spiral and the axial stop, and a sealing element placed between the movable spiral and the axial stop. The sealing element comprises a first sealing element placed between the movable spiral and the thrust plate, and a second sealing element placed between the thrust plate and the axial stop. The invention also relates to a very hard pushing element placed in the friction zone between the movable spiral and the axial stop to reduce the increase in mass, prevent wear in the friction zone and prevent breakage and degradation of compressor performance.

On connaît aussi US20150316093 qui présente un compresseur à spirales avec un boîtier comprenant une butée axiale destinée à supporter la spirale mobile, une construction irrégulière (W) étant formée sur au moins une partie de la butée axiale (SI) pour permettre à un lubrifiant de former un film liquide d'huile de lubrification à pression dynamique entre le logement de palier principal et la spirale mobile. La spirale mobile comprend une surface (S2) destinée à être supportée par la butée axiale, une construction irrégulière (W) étant formée sur au moins une partie de la surface (S2) pour permettre à un lubrifiant de former un film liquide d'huile de lubrification à pression dynamique entre la butée axiale et la spirale mobile.Also known is US20150316093 which has a scroll compressor with a housing comprising an axial stop intended to support the movable spiral, an irregular construction (W) being formed on at least part of the axial stop (SI) to allow a lubricant to form a liquid film of dynamic pressure lubricating oil between the main bearing housing and the movable spiral. The movable spiral comprises a surface (S2) intended to be supported by the axial stop, an irregular construction (W) being formed on at least part of the surface (S2) to allow a lubricant to form a liquid film of oil dynamic pressure lubrication between the axial stop and the movable spiral.

Inconvénients de l'art antérieurDisadvantages of the prior art

Les solutions de l'art antérieur ne sont pas satisfaisantes en ce qui concerne la lubrification de la liaison mécanique entre la spirale mobile et la butée axiale et la friction de cette liaison mécanique.The solutions of the prior art are not satisfactory as regards the lubrication of the mechanical connection between the movable spiral and the axial stop and the friction of this mechanical connection.

Ces zones sont soumises à des efforts et contraintes importantes, car elles doivent supporter le déplacement orbital à faible vitesse de la spirale mobile et permettent un glissement sans résistance excessive, qui serait source de perte de rendement.These areas are subjected to significant efforts and constraints, because they must withstand the orbital movement at low speed of the mobile spiral and allow sliding without excessive resistance, which would be a source of loss of efficiency.

Pour assurer cette liaison mécanique, on utilise une butée axiale de forme annulaire sur laquelle le socle discal de la spirale mobile vient en appui. Le bon fonctionnement de cette butée dépend d'une part d'une alimentation suffisante en huile lors de phases de fonctionnement chargées et/ou à faible vitesse de rotation, et d'autre part de la limitation des pertes par cisaillement du film d'huile lors de phases de fonctionnement moins chargées et/ou à vitesse de rotation plus élevée.To ensure this mechanical connection, an axial abutment of annular shape is used on which the disc base of the movable spiral comes to bear. The proper functioning of this stop depends firstly on a sufficient supply of oil during loaded operating phases and / or at low speed of rotation, and secondly on the limitation of shear losses of the oil film during less loaded operating phases and / or at higher speed.

D'autre part le fonctionnement fiable de la butée est lié à une pression de contact aussi faible et homogène que possible, obtenue par l'accommodation des deux surfaces antagonistes.On the other hand the reliable operation of the stop is linked to a contact pressure as low and homogeneous as possible, obtained by the accommodation of the two opposing surfaces.

Or, les solutions proposées dans l'art antérieur ne répondent pas totalement à ces contraintes :However, the solutions proposed in the prior art do not fully meet these constraints:

La demande de brevet américain US20150316093, par l'apport des constructions irrégulières, favorise les conditions de lubrification en régime mixte mais détériore la performance de la butée en régime hydrodynamique. De plus, les constructions irrégulières réalisées sur une pièce métallique, si elles ne sont pas réalisées avec un soin extrême, peuvent comporter des arêtes agressives pour la surface antagoniste, source d'usure ou de grippage.The US patent application US20150316093, by the contribution of irregular constructions, promotes the lubrication conditions in mixed regime but deteriorates the performance of the stopper in hydrodynamic regime. In addition, irregular constructions made on a metal part, if they are not carried out with extreme care, can include aggressive edges for the opposing surface, source of wear or seizure.

Le brevet américain US8550797 met en œuvre uneAmerican patent US8550797 implements a

plaque de plate of poussée thrust faisant partie part de of la butée axiale, mais the axial stop but ne born divulgue discloses aucun no aspect lié à aspect related to une amélioration an upgrade de of la the lubrificat LUBRICATION ion ou ion or de performance. performance. De Of plus la plaque plus the plate est East en in matériau material dur en hard in vue d'en diminuer view to decrease l'usure, ce qui wear and tear, which va go à at 1'encontre 1'encontre d'une a accommodation accommodation des of the deux surfaces de two surfaces of butée stop

souhaitable pour limiter les zones à forte pression de contact.desirable to limit areas with high contact pressure.

La demande de brevet européen EP2662539, enfin divulgue un dispositif permettant d'améliorer la lubrification de la butée, en particulier par une possibilité d'alimentation locale en huile, mais le dispositif requis est complexe et encombrant, et pénalise la performance de la machine par l'introduction d'un débit de fuite du fluide de travail entre la haute pression et la basse pression.European patent application EP2662539, finally discloses a device making it possible to improve the lubrication of the stop, in particular by a possibility of local oil supply, but the required device is complex and bulky, and penalizes the performance of the machine by introducing a leakage flow of the working fluid between the high pressure and the low pressure.

Solution apportée par l'inventionSolution provided by the invention

Afin de remédier aux inconvénients de l'art antérieur, la présente invention concerne selon son acception la plus générale une machine volumétrique à spirales comportant une première structure à spirale fixe coopérant avec une deuxième structure à spirale mobile selon un mouvement orbital par rapport à ladite première structure, la machine comportant une butée axiale annulaire venant en appui glissant contre la surface frontale extérieure de ladite deuxième structure spirale mobile caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une rondelle intercalée entre ladite butée axiale annulaire et ladite surface frontale, ladite rondelle étant constituée en un matériau composite métal/polymère avec une couche de polymère d'une épaisseur d'au moins 40 microns.In order to remedy the drawbacks of the prior art, the present invention relates, in its most general sense, to a volumetric spiral machine comprising a first fixed spiral structure cooperating with a second movable spiral structure according to an orbital movement relative to said first structure, the machine comprising an annular axial abutment slidingly bearing against the external front surface of said second movable spiral structure characterized in that it also comprises a washer interposed between said annular axial abutment and said front surface, said washer being constituted a metal / polymer composite material with a layer of polymer with a thickness of at least 40 microns.

Avantageusement, la machine selon l'invention présente, seules ou en combinaison, un ou plusieurs des caractéristiques suivantes :Advantageously, the machine according to the invention has, alone or in combination, one or more of the following characteristics:

- le composite métal/polymère comporte un matériau support métallique fritté le matériau support métallique fritté est du bronze le matériau métallique support fritté est de l'acier phosphaté- the metal / polymer composite comprises a sintered metal support material the sintered metal support material is bronze the sintered metal support material is phosphated steel

- le polymère est de type fluoré- the polymer is of fluorine type

- le polymère est de type PTFE le polymère est chargé avec du bisulfure de Molybdènethe polymer is of the PTFE type the polymer is loaded with molybdenum disulphide

- le bord intérieur de ladite rondelle présente un chanfrein du côté polymère- The inner edge of said washer has a chamfer on the polymer side

- l'angle dudit chanfrein est inférieur à 15° par rapport au plan transversal de ladite rondellethe angle of said chamfer is less than 15 ° relative to the transverse plane of said washer

- la rondelle présente sur sa surface soumise au frottement, dans l'épaisseur ou au travers dudit polymère, des creux d'une profondeur supérieure à 20 microns- the washer has on its surface subjected to friction, in the thickness or through said polymer, hollows of a depth greater than 20 microns

- les creux sont constitués par des poches d'une profondeur supérieure à 20 microns et d'une dimension transversale comprise entre 0,1 et 2 fois la valeur de l'excentricité dudit mouvement orbital- the hollows consist of pockets with a depth greater than 20 microns and a transverse dimension of between 0.1 and 2 times the value of the eccentricity of said orbital movement

- l'un au moins desdits creux constitue un canal- at least one of said recesses constitutes a channel

- l'un au moins desdits creux constitue un canal s'étendant du bord intérieur au bord extérieur de ladite rondelle- at least one of said recesses constitutes a channel extending from the inner edge to the outer edge of said washer

- la machine est une machine de détente et ledit canal s'étend selon une direction parallèle à l'axe d'excentricité, dans une direction opposée au sens de rotationthe machine is an expansion machine and said channel extends in a direction parallel to the axis of eccentricity, in a direction opposite to the direction of rotation

- la machine est une machine de compression et ledit canal s'étend selon une direction parallèle à l'axe d'excentricité, dans une direction correspondant au sens de rotation la rondelle présente au moins un conduit débouchant dans sa périphérie intérieure d'une part et dans sa périphérie extérieure d'autre part, et traversant ladite couche de polymère, ladite machine comportant en outre un circuit de circulation de lubrifiant depuis un conduit d'entrée débouchant dans la chambre d'échappement de ladite machine jusqu'à un conduit de sortie débouchant dans ladite chambre d'échappement, ledit circuit de circulation traversant ledit conduit formé dans ladite rondelle- The machine is a compression machine and said channel extends in a direction parallel to the axis of eccentricity, in a direction corresponding to the direction of rotation the washer has at least one conduit opening into its inner periphery on the one hand and in its outer periphery on the other hand, and passing through said layer of polymer, said machine further comprising a lubricant circulation circuit from an inlet duct opening into the exhaust chamber of said machine to a outlet opening into said exhaust chamber, said circulation circuit passing through said duct formed in said washer

- la rondelle présente au moins une rainure annulaire creusée dans ladite couche de polymère, ladite rainure communiquant avec au moins un passage de mise en pressionthe washer has at least one annular groove hollowed out in said polymer layer, said groove communicating with at least one pressurization passage

- la rainure annulaire présente une profondeur supérieure à l'épaisseur de ladite couche de polymère.- The annular groove has a depth greater than the thickness of said layer of polymer.

- le passaqe de mise en pression est constitué par un perçage traversant la plaque discale supportant la spirale mobile et débouchant dans la chambre centrale- the pressurization passaqe consists of a hole passing through the disc plate supporting the movable spiral and opening into the central chamber

- le passaqe de mise en pression est constitué par un perçage traversant la plaque discale supportant la spirale mobile et débouchant dans une chambre intermédiaire ou périphérique- the pressurization passaqe consists of a hole passing through the disc plate supporting the movable spiral and opening into an intermediate or peripheral chamber

- le passaqe de mise en pression est constitué par un perçage traversant axialement la paroi de la spirale pour déboucher dans la gorge destinée au positionnement du segment d'étanchéité.- The pressurization passaqe consists of a bore axially passing through the wall of the spiral to open into the groove intended for positioning the sealing segment.

Description détaillée d'un exemple non limitatif deDetailed description of a nonlimiting example of

1'invention1'invention

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple non limitatif de l'invention qui suit, se référant aux dessins annexés où :The present invention will be better understood on reading the detailed description of a nonlimiting example of the invention which follows, referring to the accompanying drawings in which:

la figure 1 représente une vue éclatée d'une machine de détente selon l'invention.Figure 1 shows an exploded view of an expansion machine according to the invention.

la figure 2 représente une vue en perspective intérieure et extérieure de l'ensemble couvre-spirale la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale de la machineFigure 2 shows an inside and outside perspective view of the spiral cover assembly Figure 3 shows a longitudinal section view of the machine

la the figure figure 4 représente 4 represents une vue A sight de of face des face of spirales fixe et fixed spirals and mobile mobile de la machine of the machine - la - the figure figure 5 représente la 5 represents the position position des of the spirales spirals

fixe et mobile durant une rotation de l'arbre de la machine la figure 6 représente une vue en perspective partiellement coupée de la partie mobile de la machine la figure 7 représente une vue en perspective partiellement coupée de l'ensemble carter de la machinefixed and movable during rotation of the machine shaft FIG. 6 represents a partially cut perspective view of the movable part of the machine FIG. 7 represents a partially cut perspective view of the casing assembly of the machine

- - la figure 8 figure 8 représente represented une vue en perspective a perspective view partiellement partially coupée de cut from 1'ensemble 1'ensemble d'accouplement de coupling la the machine machine - - la figure 9 figure 9 représente represented des vues de face front views de of

différentes variantes de surface de butée axialedifferent variants of axial stop surface

- la - the figure figure 10 représente 10 represents une a vue view schématique schematic de of la the lubrification de lubrication la machine the machine - la - the figure figure 11 représente 11 represents une a vue view schématique schematic d d ' un ' a cycle cycle de of Rankine Rankine selon according to 1'invention 1'invention - la - the figure figure 12 représente 12 represents une a vue view schématique schematic d' of une a pompe pump à at chaleur heat à haute at high température selon temperature according 1'invention 1'invention - la - the figure figure 13 représente 13 represents des of the vues schématiques schematic views de of

détails de conception présents sur les spiralesdesign details on the spirals

- la figure 14 représente trois vues de section de l'ensemble constituant la spirale mobile et la spirale fixe à trois stades différents du cycle de détente.- Figure 14 shows three section views of the assembly constituting the movable spiral and the fixed spiral at three different stages of the expansion cycle.

- la figure 15 représente des vues de l'arbre et du contrepoids de la machine.- Figure 15 shows views of the shaft and the counterweight of the machine.

- la - the figure 16 représente figure 16 represents une a vue de face d'une front view of a variante variant de forme of form du port d'admission from the port of admission la the figure 17 représente figure 17 represents une a vue en coupe des sectional view of spirales spirals lors de during 1'échappement. 1'échappement. la the figure 18 représente figure 18 represents un a graphique montrant graph showing

l'impact d'un des points de conception des spirales.the impact of one of the design points of the spirals.

la figure 19 représente une variante de la rondelle de butée présentant une chambre annulaire de contrepression .FIG. 19 represents a variant of the thrust washer having an annular back-pressure chamber.

- la figure 20 représente une vue en coupe de la zone centrale formée par les spirales- Figure 20 shows a sectional view of the central area formed by the spirals

L'invention concerne comme précédemment exposé les machines volumétriques spiro-orbitales, tant pour des applications de type machine de détente que pour des applications de type machines de compression.As previously described, the invention relates to spiro-orbital volumetric machines, both for expansion machine type applications and for compression machine type applications.

Principe général de l'utilisation de la machine en machine de détenteGeneral principle of using the machine as an expansion machine

Une machine de détente, au sens de la présente invention, produit un mouvement mécanique rotatif par transformation de l'énergie provenant d'un fluide de travail sous pression.An expansion machine, within the meaning of the present invention, produces a rotary mechanical movement by transformation of the energy coming from a working fluid under pressure.

La transformation est réalisée dans une chambre d'expansion, ou plusieurs chambres d'expansion, formant une zone d'expansion, alimentée en fluide de travail sous forme vapeur chargé de lubrifiant, provenant de la zone d'admission haute-pression et évacuée par une zone d'échappement. Le fluide sous pression comprend un composant principal tel que l'éthanol ou le cyclopentane ou un réfrigérant rl233zd(E) ou rl336mzz(Z), assurant le cycle thermodynamique, chargé avec un lubrifiant liquide pulvérisé dans la phase vapeur du composant principal. Le lubrifiant est par exemple de type polyalkylene glycol (PAG) ou polyolester (POE) miscible en phase liquide avec les autres composants. La proportion de lubrifiant est typiquement comprise entre 1 et 20% en masse.The transformation is carried out in an expansion chamber, or several expansion chambers, forming an expansion zone, supplied with working fluid in vapor form charged with lubricant, coming from the high-pressure intake zone and discharged by an exhaust zone. The pressurized fluid comprises a main component such as ethanol or cyclopentane or a refrigerant rl233zd (E) or rl336mzz (Z), ensuring the thermodynamic cycle, charged with a liquid lubricant sprayed in the vapor phase of the main component. The lubricant is for example of the polyalkylene glycol (PAG) or polyolester (POE) type miscible in the liquid phase with the other components. The proportion of lubricant is typically between 1 and 20% by mass.

Dans le cas d'utilisation de l'éthanol, ce fluide de travail peut en outre comporter des composants tels que de l'eau, dans une proportion comprise entre 0 et 20% en masse et éventuellement des additifs pour dénaturer l'éthanol, par exemple de 1' euro-dénaturant (nom commercial), ou un alcane, ou du méthanol, ou une cétone dans des proportions comprises entre 1 et 10% en masse.In the case of the use of ethanol, this working fluid may also comprise components such as water, in a proportion of between 0 and 20% by mass and optionally additives for denaturing the ethanol, by example of the euro-denaturant (trade name), or an alkane, or methanol, or a ketone in proportions of between 1 and 10% by mass.

En fonctionnement nominal, la machine de détente fonctionne selon le principe général de l'étape de détente d'un cycle de Rankine ou de Hirn.In nominal operation, the expansion machine operates according to the general principle of the expansion step of a Rankine or Hirn cycle.

Principe général de l'utilisation de la machine en machine de compressionGeneral principle of the use of the machine in compression machine

Une machine de compression, au sens de la présente invention, comprime un fluide de travail gazeux par transformation de l'énergie provenant d'un mouvement mécanique rotatif.A compression machine, within the meaning of the present invention, compresses a gaseous working fluid by transformation of the energy originating from a rotary mechanical movement.

La transformation est réalisée dans une chambre de compression ou plusieurs chambres de compression formant une zone de compression, alimentée en fluide de travail sous forme gazeuse chargé de lubrifiant, provenant de la zone d'admission basse-pression et évacuée par une zone d'échappement hautepression. Le fluide comprend un composant principal tel qu'un réfrigérant R1336mzz(Z) ou R1233zd(E), assurant le cycle thermodynamique, chargé avec un lubrifiant liquide pulvérisé dans la phase vapeur du composant principal. Le lubrifiant est par exemple de type polyalkylene glycol (PAG) ou polyolester (POE) miscible en phase liquide avec les autres composants.The transformation is carried out in a compression chamber or several compression chambers forming a compression zone, supplied with working fluid in gaseous form charged with lubricant, coming from the low-pressure admission zone and evacuated by an exhaust zone. high pressure. The fluid comprises a main component such as a refrigerant R1336mzz (Z) or R1233zd (E), ensuring the thermodynamic cycle, charged with a liquid lubricant sprayed in the vapor phase of the main component. The lubricant is for example of the polyalkylene glycol (PAG) or polyolester (POE) type miscible in the liquid phase with the other components.

En fonctionnement nominal, la machine de compression fonctionne selon le principe général de l'étape de compression d'un cycle de climatisation.In nominal operation, the compression machine operates according to the general principle of the compression stage of an air conditioning cycle.

Principe général des machines volumétriques spiro-orbitalesGeneral principle of spiro-orbital volumetric machines

De façon connue, les machines volumétriques spiroorbitales comporte deux structures complémentaires (2, 3) avec un déplacement relatif de type orbital.As is known, volumetric spiroorbit machines have two complementary structures (2, 3) with a relative displacement of the orbital type.

La première structure est une structure fixe (2) formée par une première plaque d'extrémité discale transversale (2001) dont l'une des surface forme un fond de spirale, surmontée par une paroi définissant une première spirale (2002).The first structure is a fixed structure (2) formed by a first transverse disc end plate (2001), one of the surfaces of which forms a bottom of a spiral, surmounted by a wall defining a first spiral (2002).

Cette plaque d'extrémité (2001) présentant un premier orifice central (407) .This end plate (2001) having a first central orifice (407).

La deuxième structure (3) est mobile par rapport à la structure fixe (2) d'extrémité discaleThe second structure (3) is movable relative to the fixed structure (2) of the disc end

Elle est formée par une deuxième plaque (3001) transversale dont l'une des surfaces forme un fond de spirale, surmontée par une paroi définissant une deuxième spirale (3002).It is formed by a second transverse plate (3001), one of the surfaces of which forms a bottom of a spiral, surmounted by a wall defining a second spiral (3002).

La deuxième structure (3) se déplace par rapport à la première structure (2) selon une translation circulaire, appelée mouvement orbital. Le mouvement est caractérisé par un plan dans lequel s'opère le mouvement et une excentricité. Le plan est défini par la surface frontale de la deuxième plaque d'extrémité discale (3001) du côté opposé à la spirale (3002) . Enfin, on entend par « valeur de l'excentricité », le décalage maximum entre la structure fixe (2) et ladite structure mobile (3) .The second structure (3) moves relative to the first structure (2) in a circular translation, called orbital movement. The movement is characterized by a plane in which the movement takes place and an eccentricity. The plane is defined by the front surface of the second disc end plate (3001) on the side opposite the spiral (3002). Finally, “eccentricity value” is understood to mean the maximum offset between the fixed structure (2) and said mobile structure (3).

Les éléments en spirales (2002, 3002) s'ajustent mutuellement avec un décalage orbital afin de réaliser une pluralité de lignes de contact définissant au moins une paire de chambres de fluides fermées (411, 419, 420, 423, 424) . Le volume de ces chambres de fluides varie en fonction de la position relative de l'une desdites structure (2) à l'autre structure (3).The spiral elements (2002, 3002) mutually adjust with an orbital offset to provide a plurality of contact lines defining at least one pair of closed fluid chambers (411, 419, 420, 423, 424). The volume of these fluid chambers varies depending on the relative position of one of said structure (2) to the other structure (3).

L'extrémité intérieure de l'élément par rapport en spirale (2002,The inner end of the spiral relative element (2002,

3002) présente une indentation supérieure respectivement (409, 313) s'étendant depuis la surface opposée à la plaque (2001, 3001) jusqu'à une section intermédiaire (2003, 3003).3002) has an upper indentation respectively (409, 313) extending from the surface opposite the plate (2001, 3001) to an intermediate section (2003, 3003).

Architecture générale d'un exemple de réalisation d'une machine volumétrique spiro-orbitale selon l'inventionGeneral architecture of an embodiment of a spiro-orbital volumetric machine according to the invention

Les figures 1, 11 et 12 représentent respectivement une vue éclatée d'une machine volumétrique spiro-orbitale selon un exemple de l'invention, ainsi qu'une vue schématique d'un cycle de Rankine et d'une pompe à chaleur à haute température selon l'invention.Figures 1, 11 and 12 respectively show an exploded view of a spiro-orbital volumetric machine according to an example of the invention, as well as a schematic view of a Rankine cycle and a high temperature heat pump according to the invention.

La machine volumétrique spiro-orbitale (804, 850) présente un corps extérieur formé de deux parties creuses complémentaires un ensemble couvre-spirale (400) ;The spiro-orbital volumetric machine (804, 850) has an outer body formed by two complementary hollow parts, a spiral cover assembly (400);

un ensemble carter (200).a housing assembly (200).

Ces deux parties complémentaires présentent chacune une bride cylindrique complémentaire, pour permettre un assemblage de manière étanche par boulonnage.These two complementary parts each have a complementary cylindrical flange, to allow tight assembly by bolting.

plus en détail dans ce qui suit est intégralement enfermé dans le volume défini par l'ensemble couvre-spiralein more detail in what follows is fully enclosed in the volume defined by the spiral cover assembly

L'ensemble entoure la zone d'expansion lorsqu'il s'agit d'une machine de détente, ou de compression lorsqu'il s'agit d'une machine de compression, qui s'étend du port (19) d'admission, respectivement de refoulement, de la vapeur jusqu'au support de la butée axiale sur la partie fixe la partie la plus chaude de la machine comprend notamment la structure fixe, laquelle la structure mobile, aussi appelée spirale mobile (3), vient en contact. Ce contact a vocation à guider la spirale mobile dans son mouvement d'orbite.The assembly surrounds the expansion zone when it is an expansion machine, or compression when it is a compression machine, which extends from the inlet port (19) , respectively discharge, steam to the support of the axial stop on the fixed part the hottest part of the machine comprises in particular the fixed structure, which the mobile structure, also called mobile spiral (3), comes into contact . This contact is intended to guide the mobile spiral in its orbit movement.

Le carter (200) entoure la zone de la machine (804,The housing (200) surrounds the area of the machine (804,

850) qui s'étend du support de la butée axiale (220) jusqu'à l'extrémité de l'arbre (13) . Cette zone comprend notamment un arbre (13) et un dispositif d'accouplement (500) de ladite machine.850) which extends from the support of the axial stop (220) to the end of the shaft (13). This zone comprises in particular a shaft (13) and a coupling device (500) of said machine.

L'attelage mobile (300) comprend l'arbre (13) et les organes qui lui sont rattachés :The movable coupling (300) comprises the shaft (13) and the members attached to it:

- un bombé (26), assurant la liaison entre un maneton excentrique (314) de l'arbre (13) et un contrepoids (14) ;- a camber (26), ensuring the connection between an eccentric pin (314) of the shaft (13) and a counterweight (14);

- le contrepoids (14), assurant la liaison avec le moyeu (320) de la spirale mobile (3) ;- the counterweight (14), ensuring the connection with the hub (320) of the movable spiral (3);

- la spirale mobile (3), dont le moyeu (320) est excentré par rapport à l'arbre (13), ceci assurant que son mouvement soit orbital ;- the movable spiral (3), the hub (320) of which is offset from the shaft (13), this ensuring that its movement is orbital;

- un anneau anti-rotation (12), assurant que la spirale mobile (3) ne tourne pas autour de l'axe de son moyeu (320), tout en permettant la translation circulaire de la spirale mobile (3) dans le plan transversal ;- an anti-rotation ring (12), ensuring that the mobile spiral (3) does not rotate around the axis of its hub (320), while allowing the circular translation of the mobile spiral (3) in the transverse plane ;

- le dispositif d'accouplement (500) de la machine, constitué notamment d'une roue dentée (10) et d'une roue-libre (30) ;- the coupling device (500) of the machine, consisting in particular of a toothed wheel (10) and a freewheel (30);

- les paliers, par exemple des roulements à aiguilles, à billes ou à rouleaux.- bearings, for example needle, ball or roller bearings.

En fonctionnement en machine de détente (804), dans la figure 11, le fluide de travail (808) sous forme de vapeur entre dans l'ensemble couvre-spirale (400) via le port d'admission vapeur (19) à une température inférieure à 250 °C comprise en général entre 180 °C et 235 ° C. Cette vapeur est chargée en lubrifiant.In operation in an expansion machine (804), in FIG. 11, the working fluid (808) in the form of vapor enters the spiral cover assembly (400) via the steam inlet port (19) at a temperature below 250 ° C generally between 180 ° C and 235 ° C. This vapor is charged with lubricant.

Le lubrifiant parcourt de manière connue tout le circuit Rankine, entraîné par le fluide de travail (808) .The lubricant travels in a known manner throughout the Rankine circuit, driven by the working fluid (808).

Ce fluide de travail (808) est par exemple composé d'un mélange d'éthanol, d'eau, de dénaturant et de lubrifiant.This working fluid (808) is for example composed of a mixture of ethanol, water, denaturant and lubricant.

Le pourcentage d'eau est compris entre 0 et 20 % en masse, préférentiellement 4,5 % de la masse (azéotrope). À ce mélange est ajouté un dénaturant, par exemple un alcane, un alcool, une cétone ou de 1'euro-dénaturant (mélange normalisé) entre 1 % en masse et plus (euro-dénaturant 2 % en volume) auquel on ajoute du lubrifiant de type polyalkylene glycol (PAG) miscible entre 1 et 20 % en masse, généralement environ 5 à 10 %.The percentage of water is between 0 and 20% by mass, preferably 4.5% by mass (azeotrope). To this mixture is added a denaturant, for example an alkane, an alcohol, a ketone or the eurodenaturant (standardized mixture) between 1% by mass and more (2% euro-denaturant by volume) to which lubricant is added. of polyalkylene glycol (PAG) type miscible between 1 and 20% by mass, generally about 5 to 10%.

Le fluide de travail (808) sous forme de vapeur arrive par un raccord d'entrée ou une bride prévue sur le centre de l'ensemble couvre-spirale (400) et ressort, dans l'exemple décrit, sur le côté par une bride d'échappement (21) prévue sur l'ensemble couvre-spirale (400) .The working fluid (808) in the form of vapor arrives via an inlet connection or a flange provided on the center of the spiral cover assembly (400) and exits, in the example described, on the side by a flange exhaust (21) provided on the spiral cover assembly (400).

La vapeur circule entre la spirale fixe (2) et la spirale mobile (3) pour actionner le mouvement orbital de la spirale mobile (3) comme il sera présenté plus en détail dans la suite de la description.Steam circulates between the fixed spiral (2) and the mobile spiral (3) to activate the orbital movement of the mobile spiral (3) as will be presented in more detail in the following description.

En fonctionnement en machine de compression (850), comme illustré par la figure 12, le fluide de travail (808) sous forme de vapeur entre dans l'ensemble couvre-spirale (400) via la bride d'admission vapeur (21) . Cette vapeur est chargée en lubrifiant.In operation in a compression machine (850), as illustrated in FIG. 12, the working fluid (808) in the form of vapor enters the spiral cover assembly (400) via the steam intake flange (21). This vapor is charged with lubricant.

Le fluide de travail (808) sous forme de vapeur ressort sur le centre par la bride d'échappement (19) ou un raccord de sortie prévu sur l'ensemble couvre-spirale (400), comprimé et à une température inférieure à 250 °C comprise en général entre 90 °C et 235 °C.The working fluid (808) in the form of vapor leaves the center through the exhaust flange (19) or an outlet fitting provided on the spiral cover assembly (400), compressed and at a temperature below 250 °. C generally between 90 ° C and 235 ° C.

Le lubrifiant parcourt de manière connue tout le circuit de réfrigération, entraîné par le fluide de travail (808) .The lubricant travels in known manner throughout the refrigeration circuit, driven by the working fluid (808).

Ce fluide de travail (808) comprend un composant principal tel qu'un réfrigérant R1336mzz (Z) ou R1233zd (E) , assurant le cycle thermodynamique, chargé avec un lubrifiant liquide pulvérisé dans la phase vapeur du composant principal.This working fluid (808) comprises a main component such as a refrigerant R1336mzz (Z) or R1233zd (E), ensuring the thermodynamic cycle, charged with a liquid lubricant sprayed in the vapor phase of the main component.

Le lubrifiant est par exemple de type polyalkylene glycol (PAG) ou polyolester (POE) miscible en phase liquide avec les (808) puis (853) compression autres composants.The lubricant is for example of polyalkylene glycol (PAG) or polyolester (POE) type miscible in liquid phase with (808) then (853) compression other components.

Le fluide de travail admis dans un condenseur (854), et enfin dans un évaporateur l'entrée de la machine de pression et de température implémentés respectivement en machine de compression (850).The working fluid admitted into a condenser (854), and finally into an evaporator the inlet of the pressure and temperature machine implemented respectively in compression machine (850).

L'énergie nécessaire travail (808) est obtenue grâce comprimé est ensuite dans un détendeur (855) afin d'être réadmis à (850) . Des capteurs de (860 et 861) pourront être entrée et en sortie de la à la compression du fluide de à une machine rotative (851), qui peut être un moteur électrique. La rotation de l'arbre (813) de ladite machine est ensuite transmise à la machine de compression (850) via une transmission (852), qui peut être effectuée par une liaison de type poulie — courroie. ParThe necessary working energy (808) is obtained thanks to the compressed is then in a regulator (855) in order to be readmitted to (850). Sensors (860 and 861) can be input and output due to the compression of the fluid from a rotary machine (851), which can be an electric motor. The rotation of the shaft (813) of said machine is then transmitted to the compression machine (850) via a transmission (852), which can be effected by a pulley-belt type connection. Through

rapport au compared to cas décrit described case en Figure 12, in Figure 12, la the transmission (852) transmission (852) pourra être maybe également also disposée entre arranged between un a joint joint d'étanchéité sealing (70) et un (70) and one palier arrière (104), rear bearing (104), dans in une a configuration configuration

similaire à celle présentée en figure 11.similar to that shown in Figure 11.

Dans la suite de la description, la machine sera présentée dans le mode particulier de fonctionnement en machine de détente afin d'alléger la description. L'homme de l'art saura interpréter cette description pour l'élargir au mode particulier de fonctionnement en machine de compression.In the following description, the machine will be presented in the particular mode of operation as an expansion machine in order to simplify the description. Those skilled in the art will be able to interpret this description to extend it to the particular mode of operation in a compression machine.

Description détaillée du couvre-spiraleDetailed description of the spiral cover

Les figures 2 et 3 représentent respectivement une vue en perspective intérieure/extérieure de l'ensemble couvrespirale ainsi qu'une vue en coupe longitudinale de la machine.FIGS. 2 and 3 respectively represent an interior / exterior perspective view of the head covering assembly as well as a longitudinal section view of the machine.

Dans l'exemple décrit, le couvre-spirale (4) est réalisé en fonte, notamment une fonte de type graphite lamellaire résistant à l'éthanol.In the example described, the spiral cover (4) is made of cast iron, in particular a cast iron of lamellar graphite type resistant to ethanol.

La pièce est réalisée par fonderie dans un moule et par usinage des différents orifices et cavités, puis elle peut faire l'objet d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation, ou alternativement d'un traitement de phosphatation au phosphate de manganèse.The part is produced by foundry in a mold and by machining the various orifices and cavities, then it can be the subject of a surface treatment by nitriding in a salt bath followed by an oxidation phase, or alternatively d 'a manganese phosphate phosphating treatment.

L'extérieur du couvre-spirale (4) présente le port d'admission central (19), auquel peut se connecter un raccord d'entrée ou une bride. La spirale fixe (2) est percée en son centre (407) afin que le fluide de travail sous forme de vapeur (808) sous pression admis via le port d'admission (19) puisse accéder à une chambre centrale (411) comprise entre la spirale fixe (2) et la spirale mobile (3).The exterior of the spiral cover (4) has the central intake port (19), to which an inlet fitting or flange can be connected. The fixed spiral (2) is pierced in its center (407) so that the working fluid in the form of vapor (808) under pressure admitted via the intake port (19) can access a central chamber (411) between the fixed spiral (2) and the mobile spiral (3).

L'extérieur du couvre-spirale (4) présente un orifice destiné à un capteur de vitesse (54). L'information de vitesse est prise qrâce à un capteur à effet Hall, en détectant le passage d'une partie mobile, préférablement de l'anneau anti-rotation (12) ou la spirale mobile (3).The exterior of the spiral cover (4) has an opening for a speed sensor (54). The speed information is taken using a Hall effect sensor, detecting the passage of a moving part, preferably the anti-rotation ring (12) or the moving spiral (3).

L'extérieur du couvre-spirale (4) présente, sur une paroi latérale, un orifice d'échappement entouré par la bride (21) formant une surface de réception annulaire pour recevoir un joint d'étanchéité.The exterior of the spiral cover (4) has, on a side wall, an exhaust orifice surrounded by the flange (21) forming an annular receiving surface for receiving a seal.

Deux filetages (412 et 413) permettent de recevoir des vis de fixation d'une bride d'un conduit d'échappement. Cette bride (21) est située dans la moitié inférieure basse de la machine de détente (804) lorsque celle-ci est montée sur une machine rotative associée (801). Sa position exacte est déterminée en fonction de la machine (801), pour faciliter la purge du fluide de travail (808) stagnant dans la machine à l'arrêt et le raccordement à un condenseur (805) du cycle de Rankine. Également, son orientation est préférentiellement telle que son orifice est orienté de direction contraire à la composante rotative du flux de fluide de travail sous forme de vapeur (808) en sortie de spirale, et ce afin de limiter la sortie de l'huile emportée par ladite vapeur.Two threads (412 and 413) allow to receive fixing screws for a flange of an exhaust pipe. This flange (21) is located in the lower lower half of the expansion machine (804) when the latter is mounted on an associated rotary machine (801). Its exact position is determined according to the machine (801), to facilitate the purging of the working fluid (808) stagnating in the machine at standstill and the connection to a condenser (805) of the Rankine cycle. Also, its orientation is preferably such that its orifice is oriented in a direction opposite to the rotary component of the flow of working fluid in the form of vapor (808) at the outlet of the spiral, and this in order to limit the outlet of the oil carried by said vapor.

L'extérieur du couvre-spirale (4) présente, en parallèle de son circuit d'admission, une vanne de dérivation (en anglais, vanne de « by-pass ») (59) destinée, une fois actionnée, à rediriger le débit de vapeur directement vers une zone basse pression (817) via un volume (418) situé derrière la spirale fixe (2), et ce sans passer entre les spirales (2 et 3) . Ce circuit de dérivation assure notamment la purge du fluide de travail (808) stagnant dans la machine à l'arrêt.The exterior of the spiral cover (4) has, in parallel with its intake circuit, a bypass valve (in English, bypass valve) (59) intended, once actuated, to redirect the flow steam directly to a low pressure zone (817) via a volume (418) located behind the fixed spiral (2), without passing between the spirals (2 and 3). This bypass circuit ensures in particular the purging of the working fluid (808) stagnating in the stopped machine.

L'extérieur du couvre-spirale (4) présente par ailleurs plusieurs bossages cylindriques (404) orientés axialement, recevant un taraudage destiné à la fixation de la spirale fixe (2).The exterior of the spiral cover (4) also has several axially oriented cylindrical bosses (404), receiving a thread intended for fixing the fixed spiral (2).

L'extérieur du couvre-spirale (4) présente également plusieurs nervures (405), qui assurent la rigidité du fond et évitent des déformations résultant de la pression de vapeur.The exterior of the spiral cover (4) also has several ribs (405), which ensure the rigidity of the bottom and avoid deformations resulting from the vapor pressure.

L'extérieur du couvre-spirale (4) présente un ou des bossages (53) pour le positionnement de capteurs, par exemple de capteurs de température ou de pression.The exterior of the spiral cover (4) has one or more bosses (53) for positioning sensors, for example temperature or pressure sensors.

Le fond du couvre-spirale (4) présente une cavité cylindrique (414) assurant le centrage de la spirale fixe (2) tandis que l'indexation en rotation est faite à l'aide d'une vis épaulée ou d'une goupille (102). Le maintien de la spirale fixe (2) est assuré par des vis (100). Ces vis (100) permettent également de comprimer le joint plat haute température (6), qui assure l'étanchéité à l'arrière de la spirale fixe (2) entre la chambre centrale (411) et le volume du circuit de by-pass (418) . Le volume (415) à l'intérieur du joint plat (6) est chargé en vapeur haute pression, ce qui permet de réduire la flexion de la spirale fixe (2) soumise à la pression. Le joint plat (6) est réalisé en polytétrafluoroéthylène expansé, ce qui lui permet d'assurer sa fonction d'étanchéité à des températures élevées (jusqu'à 250 °C) ainsi qu'à des pressions élevées (jusqu'à 35 bars). Son épaisseur est comprise entre 1 et 4 millimètres, et sa compressibilité est comprise entre 10 et 70 %.The bottom of the spiral cover (4) has a cylindrical cavity (414) ensuring the centering of the fixed spiral (2) while the indexing in rotation is done using a shouldered screw or a pin ( 102). The fixed spiral (2) is maintained by screws (100). These screws (100) also make it possible to compress the high temperature flat seal (6), which seals the rear of the fixed spiral (2) between the central chamber (411) and the volume of the bypass circuit. (418). The volume (415) inside the flat seal (6) is loaded with high pressure steam, which makes it possible to reduce the bending of the fixed spiral (2) subjected to the pressure. The flat seal (6) is made of expanded polytetrafluoroethylene, which allows it to ensure its sealing function at high temperatures (up to 250 ° C) as well as at high pressures (up to 35 bars) . Its thickness is between 1 and 4 millimeters, and its compressibility is between 10 and 70%.

Le couvre-spirale (4) présente des perçages inclinés (402) destinés à récolter l'huile issue de la vapeur (808), celle-ci se collectant naturellement sur les parois par centrifugation. L'huile collectée via les perçages (402) circule ensuite dans des perçages (204) associés dans un carter (5 ) .The spiral cover (4) has inclined holes (402) intended to collect the oil from the steam (808), the latter naturally collecting on the walls by centrifugation. The oil collected via the holes (402) then flows through associated holes (204) in a casing (5).

Le couvre-spirale (4) présente la bride périphérique (401) permettant son boulonnage, son centrage et son étanchéité sur une partie carter (200) . L'étanchéité est assurée grâce à un joint torique (74) dont les propriétés sont détaillées dans la description de l'ensemble carter (200).The spiral cover (4) has the peripheral flange (401) allowing its bolting, centering and sealing on a casing part (200). The seal is ensured by an O-ring (74) whose properties are detailed in the description of the housing assembly (200).

Description détaillée des spiralesDetailed description of the spirals

La figure 4 représente une vue de face de la spirale fixe (2) à gauche et de la spirale mobile (3) à droite, ainsi que plusieurs vues de détails.FIG. 4 represents a front view of the fixed spiral (2) on the left and of the mobile spiral (3) on the right, as well as several views of details.

La figure 5 représente le positionnement des spirales pendant un cycle de détente de vapeur pour 1 tour de la machine de détente.FIG. 5 represents the positioning of the spirals during a steam expansion cycle for 1 revolution of the expansion machine.

Les figures 13 et 14 représentent respectivement une vue en perspective des spécificités des centres de chaque spirale, ainsi que des vues présentant le rôle de ces spécificités à plusieurs étapes du cycle de détente vapeur.FIGS. 13 and 14 respectively represent a perspective view of the specific features of the centers of each spiral, as well as views showing the role of these specific features at several stages of the steam expansion cycle.

Les figures 16,17 et 20 représentent respectivement une vue d'une variante de forme de port d'admission vapeur, des vues détaillant le fonctionnement des ports d'échappement des spirales, ainsi qu'une vue en coupe de la zone centrale des spirales.Figures 16, 17 and 20 respectively show a view of a variant form of steam inlet port, views detailing the operation of the exhaust ports of the spirals, as well as a sectional view of the central area of the spirals .

À noter que le profil général de la spirale mobile (3002) est le symétrique de celui de la spirale fixe (2002).Note that the general profile of the movable spiral (3002) is symmetrical to that of the fixed spiral (2002).

Dans l'exemple décrit, le guidage radial entre les deux spirales est dit accommodant (« compilant » en anglais) . La spirale mobile (3002) est en effet toujours en contact radialement avec la spirale fixe (2002) via les points de scellement (416), visibles dans une étape 601 de la Figure 5.In the example described, the radial guidance between the two spirals is said to be accommodating (“compiling” in English). The mobile spiral (3002) is in fact always in contact radially with the fixed spiral (2002) via the sealing points (416), visible in a step 601 of FIG. 5.

Il est connu que l'étanchéité dans la direction radiale des différentes chambres de vapeur situées entre la spirale mobile (3) contre la spirale fixe (2) est obtenue en plaquant les profils de la spirale mobile (3002) contre ceux de la spirale fixe (2002). Cet effort de plaquage est communément appelé effort de scellement.It is known that the sealing in the radial direction of the different steam chambers located between the movable spiral (3) against the fixed spiral (2) is obtained by pressing the profiles of the movable spiral (3002) against those of the fixed spiral (2002). This plating effort is commonly called sealing effort.

La vapeur sous pression (808) est admise dans la chambre centrale (411) via le perçage central dans la spirale fixe (407). La pression de cette chambre centrale (411) pousse la spirale mobile (3), augmentant le volume de ladite chambre centrale. Le volume de cette chambre (411) augmente jusqu'à une étape 606 de la figure 5, où la chambre centrale (411) est scindée en deux chambres symétriques (419 et 420) . La détente continue ensuite dans ces deux chambres symétriques (419 et 420) jusqu'à l'échappement.Pressurized steam (808) is admitted to the central chamber (411) via the central bore in the fixed spiral (407). The pressure of this central chamber (411) pushes the movable spiral (3), increasing the volume of said central chamber. The volume of this chamber (411) increases until a step 606 in FIG. 5, where the central chamber (411) is split into two symmetrical chambers (419 and 420). The relaxation then continues in these two symmetrical chambers (419 and 420) until the exhaust.

La pression des chambres de vapeur situées entre les deux spirales crée un effort tangentiel sur la spirale mobile (3), celle-ci décrivant un mouvement orbital autour de l'arbre (13). Ce mouvement orbital est ensuite transformé en mouvement rotatif par l'intermédiaire du maneton (314) excentré de 1'arbre (13).The pressure of the steam chambers located between the two spirals creates a tangential force on the mobile spiral (3), the latter describing an orbital movement around the shaft (13). This orbital movement is then transformed into a rotary movement by means of the eccentric pin (314) of the shaft (13).

Dans l'exemple décrit, le profil de spirale s'étend sur trois tours et demi afin d'obtenir le ratio optimum de volume entre le volume juste avant l'échappement et le volume juste après l'admission pour le type de fonctionnement visé. La géométrie des spirales (2 et 3) est ajustée en fonction des paramètres d'entrée de la machine de détente (804). Ces paramètres peuvent être la pression du fluide de travail (808), son débit, sa température, le type de fluide utilisé ou la vitesse de rotation de la machine de détente (804) notamment.In the example described, the spiral profile extends over three and a half turns in order to obtain the optimum volume ratio between the volume just before the exhaust and the volume just after admission for the type of operation targeted. The geometry of the spirals (2 and 3) is adjusted according to the input parameters of the expansion machine (804). These parameters can be the pressure of the working fluid (808), its flow rate, its temperature, the type of fluid used or the speed of rotation of the expansion machine (804) in particular.

Dans l'exemple décrit, les spirales (2 et 3) ne sont pas en contact dans la direction axiale. Pour limiter les fuites dues à ce jeu axial, des segments d'étanchéité de forme spiralée (« tip-seal » en anglais) (17 et 18) sont montés dans des gorges prévues à cet effet (408 et 308) . Ces segments (17 et 18) sont réalisés en polyétheréthercétone (PEEK), selon une nuance résistant à des températures allant à plus de 250 °C, avec une épaisseur typiquement comprise entre 1 et 4 millimètres.In the example described, the spirals (2 and 3) are not in contact in the axial direction. To limit leaks due to this axial play, spiral-shaped sealing segments (“tip-seal” in English) (17 and 18) are mounted in grooves provided for this purpose (408 and 308). These segments (17 and 18) are made of polyetheretherketone (PEEK), in a shade resistant to temperatures ranging over 250 ° C, with a thickness typically between 1 and 4 millimeters.

Les spirales (2 et 3) présentent chacune deux plots (403 et 302) en contact avec l'anneau anti-rotation (12) . L'effort tangentiel de la spirale mobile (3) est transmis à l'anneau anti-rotation (12) par ses plots (302). L'anneau est bloqué en rotation par la spirale fixe (2) par l'intermédiaire de deux plots (403), il en résulte que la rotation induite de la spirale mobile (3) par rapport à la spirale fixe (2) est impossible. Toutefois, les plots (403 et 302) étant positionnés perpendiculairement l'un vis-à-vis de l'autre, il en résulte que le mouvement de la spirale mobile (3) est possible sur le plan de la butée axiale (220) .The spirals (2 and 3) each have two studs (403 and 302) in contact with the anti-rotation ring (12). The tangential force of the mobile spiral (3) is transmitted to the anti-rotation ring (12) by its studs (302). The ring is locked in rotation by the fixed spiral (2) by means of two studs (403), it follows that the induced rotation of the mobile spiral (3) relative to the fixed spiral (2) is impossible . However, the studs (403 and 302) being positioned perpendicularly to one another, it follows that the movement of the movable spiral (3) is possible on the plane of the axial stop (220) .

Les plots (403 et 302) présentent en leurs coins des chanfreins (311) d'angle faible, typiquement degré et 5 degrés, visibles sur la vue de compris entre 1 détail B de la figure 4. Ces chanfreins sont destinés à créer un effet hydrodynamique bénéfique pour la lubrification du contact glissant entre anti-rotation (12).The studs (403 and 302) have at their corners chamfers (311) of small angle, typically degrees and 5 degrees, visible in the view of between 1 detail B in Figure 4. These chamfers are intended to create an effect hydrodynamic beneficial for the lubrication of the sliding contact between anti-rotation (12).

La spirale mobile (3) présente également deux plots supplémentaires (306), de hauteur inférieure aux plots de guidage de l'anneau (302). Ces plots (306) permettent de limiter le déplacement de l'anneau anti-rotation (12) dans la direction axiale.The movable spiral (3) also has two additional pads (306), of height less than the guide pads of the ring (302). These studs (306) limit the movement of the anti-rotation ring (12) in the axial direction.

La spirale mobile (3) présente une cavité (304) et une saillie (305) destinées à ramener le centre de gravité de la pièce sur l'axe de son moyeu (320) . Cet équilibrage permet de supprimer des fluctuations inertielles de couple pouvant atteindre jusqu'à 50 % du couple maximal délivré par la machine.The movable spiral (3) has a cavity (304) and a projection (305) intended to bring the center of gravity of the part back onto the axis of its hub (320). This balancing eliminates inertial torque fluctuations of up to 50% of the maximum torque delivered by the machine.

Les spirales fixe et mobile (2 et 3) présentent des cavités (303 et 406) . Ces cavités (303 et 406) sont positionnées de telle manière à augmenter la section de passage d'échappement sans modifier le ratio de volume précédemment décrit et ont pour effet de réduire le travail consommé par la machine pendant le phénomène de décharge. La figure 17 montre le fonctionnement de ces cavités (406) au moment de l'ouverture des deux dernières chambres symétriques (423 et 424), c'est-à-dire proche de l'étape 601 telle que représentée sur la figure 5 : le flux de vapeur (808) commence alors à s'échapper par son ouverture « naturelle » (422) formée par le mouvement relatif des deux spirales (2002 etThe fixed and mobile spirals (2 and 3) have cavities (303 and 406). These cavities (303 and 406) are positioned so as to increase the exhaust passage section without modifying the volume ratio previously described and have the effect of reducing the work consumed by the machine during the discharge phenomenon. FIG. 17 shows the operation of these cavities (406) at the time of the opening of the last two symmetrical chambers (423 and 424), that is to say close to step 601 as shown in FIG. 5: the vapor flow (808) then begins to escape through its "natural" opening (422) formed by the relative movement of the two spirals (2002 and

3002), mais aussi par ses ouvertures formées par les créneaux de spirale (312) et les cavités (406) . Ces cavités (303 et3002), but also by its openings formed by the spiral slots (312) and the cavities (406). These cavities (303 and

406) sont symétriques afin de former la même section de passage à l'échappement pour les deux chambres symétriques (423 et 424) . Ces cavités (303 et 406) sont décomposées en plusieurs parties afin de présenter des « pontets » (425) assurant aux segments d'étanchéité (17 et 18) des spirales d'être maintenus dans leur gorge (308 et 408).406) are symmetrical in order to form the same exhaust passage section for the two symmetrical chambers (423 and 424). These cavities (303 and 406) are broken down into several parts in order to present "bridges" (425) ensuring that the sealing segments (17 and 18) of the spirals are held in their groove (308 and 408).

Les spirales fixe et mobile (2002 et 3002) présentent des encoches (312) usinées au niveau de la gorge du segment. Ces encoches, visibles sur le détail C de la figure 4 et sur la figure 17, sont positionnées de façon à être coïncidentes aux cavités (303 et 406) lors de la décharge, et ainsi augmenter le débit d'échappement dans le même but que représenté par des flèches sur la figure 17. Les encoches plusieurs parties afin de maintenir les segments d'étanchéité correctement dans leursThe fixed and mobile spirals (2002 and 3002) have notches (312) machined at the level of the segment groove. These notches, visible in detail C in FIG. 4 and in FIG. 17, are positioned so as to be coincident with the cavities (303 and 406) during discharge, and thus increase the exhaust flow for the same purpose as represented by arrows in figure 17. The notches several parts in order to maintain the sealing rings correctly in their

La figure l'évolution des efforts générés par la vapeur (808) tout au long d'une rotation de la l'invention. Les courbes FT1 etThe figure shows the evolution of the forces generated by the steam (808) throughout a rotation of the invention. The FT1 and

FRI désignent respectivementFRI respectively designate

1'effort de tangentiel et radial appliqué à la spirale présence des cavités ainsi que des encochesThe tangential and radial force applied to the spiral presence of the cavities as well as the notches

FT2 etFT2 and

FR2 désignent respectivement tangentiel et radial appliqué à la la présence des cavités et créneaux.FR2 respectively designate tangential and radial applied to the presence of cavities and slots.

La figure 18 montre que la présence des ainsi que des encoches (312) permet de réduire deFIG. 18 shows that the presence of as well as notches (312) makes it possible to reduce

1'amplitude maximale de l'effort radial de vapeur appliqué engendre entre la une diminution de la variation d'effort de scellement spirale mobile (3) et la spirale fixe (2) et permet un meilleur contrôle de l'étanchéité aux flancs tout en améliorant la tenue en fatigue des matériaux.The maximum amplitude of the radial force of vapor applied generates between the a decrease in the variation of force of movable spiral sealing (3) and the fixed spiral (2) and allows better control of the tightness on the sides while improving the fatigue resistance of materials.

La figure 18 montre aussi que la présence des cavités (303 et 406) ainsi que des encoches (312) permettent d'augmenter l'effort tangentiel moyen de vapeur (808) appliqué à la spirale mobile (3). Cette augmentation se traduit par une augmentation du couple délivré par la machine de détente (804) impliquant un gain de rendement allant jusqu'à 2 % en fonction des ratios de pression appliqués aux entrée et sortie de la machine.FIG. 18 also shows that the presence of the cavities (303 and 406) as well as notches (312) make it possible to increase the average tangential force of steam (808) applied to the movable spiral (3). This increase results in an increase in the torque delivered by the expansion machine (804) implying a yield gain of up to 2% depending on the pressure ratios applied to the inlet and outlet of the machine.

Les spirales fixe et mobile (2 et 3) présentent toutes deux un congé de nez (410 et 309) au pied deThe fixed and mobile spirals (2 and 3) both have a nose leave (410 and 309) at the foot of

1'extrémité centrale du profil de spirale (usuellement nommé le « nez » de spirale).The central end of the spiral profile (usually called the spiral "nose").

Ces congés (410 et 309), dont le rayon est typiquement compris entre 0,2 millimètre et 0,5 millimètre, sont destinés à réduire la concentration de contrainte présente sur le nez, cet endroit étant généralement celui pour lequel les contraintes sont les plus fortes. Bien qu'il soit connu que le rendement d'une machine volumétrique de détente puisse être amélioré grâce à un profil de nez fin, le profil de la base du nez a été grossi afin de réduire les contraintes à un niveau acceptable. Dans l'exemple décrit, le niveau de contrainte a été calculé autour de 100 MPa, ce qui est acceptable en durée de vie pour des spirales en fonte. Alternativement, il est connu que des spirales en acier peuvent présenter un nez plus fin, et donc présenter un meilleur rendement. Cependant, ce type de solution augmente le coût de production de la machine.These leaves (410 and 309), whose radius is typically between 0.2 millimeter and 0.5 millimeter, are intended to reduce the stress concentration present on the nose, this place generally being the one for which the stresses are the most strong. Although it is known that the performance of a volumetric expansion machine can be improved by means of a thin nose profile, the profile of the base of the nose has been enlarged in order to reduce the stresses to an acceptable level. In the example described, the stress level was calculated around 100 MPa, which is acceptable in service life for cast iron spirals. Alternatively, it is known that steel spirals can have a thinner nose, and therefore have better performance. However, this type of solution increases the production cost of the machine.

Les spirales fixe et mobile (2 et 3) présentent toutes deux un chanfrein (421 et 318) en leur zone centrale, en haut de leur nez. Ces chanfreins sont destinés à éviter toute interférence avec les congés de nez (410 et 309) de la spirale opposée lors du mouvement de la spirale mobile (3).The fixed and mobile spirals (2 and 3) both have a chamfer (421 and 318) in their central zone, at the top of their noses. These chamfers are intended to avoid any interference with the fillets of the nose (410 and 309) of the opposite spiral during the movement of the mobile spiral (3).

La spirale fixe (2) présente une cavité (409) située en zone centrale, s'étendant axialement depuis un plan intermédiaire (2003) jusqu'à la surface frontale à l'opposé de la plaque d'extrémité discale transversale (2001) au niveau de son nez. La spirale mobile (3) présente également une cavité (313) située en zone centrale, s'étendant axialement depuis un plan intermédiaire (3003) jusqu'à la surface frontale à l'opposé de la plaque d'extrémité discale transversale (3001) au niveau de son nez. Comme décrit plus en détail ci-après, ces cavités (409 et 313) sont utilisées afin d'assurer que les deux chambres symétriques sont soumises à la même pression vapeur. La figure 14 présente des vues en coupe de la zone centrale de l'ensemble spirale fixe (2) et spirale mobile (3) sur les trois étapes différentes (604, 606 et 607) du cycle de détente de la machine (804). Ces vues en coupe sont présentées selon trois niveaux différents «Hl» «H2» et «H3», «Hl» étant situé en bas de la spirale fixe (2002) et en haut de la spirale mobile (3002), «H2» étant situé au milieu des deux spirales (2002 et 3002) et «H3» étant situé en haut de la spirale fixe (2002) et en bas de la spirale mobile (3002). Sur les étapes 606 et 607, sans considérer les cavités (vues «H2») , la chambre de vapeur (420) en contact avec le port d'admission (407) sera alimentée en vapeur (808) davantage que sa chambre symétrique (419). En conséquence, la pression de la première chambre (420) sera supérieure à celle de sa chambre symétrique (419) lors de la détente. Afin de limiter ce phénomène, la cavité (313) de la spirale mobile (3) permet d'ouvrir un canal de communication (319) entre les deux chambres symétriques (419 et 420) . La cavité (409) de la spirale fixe (2) permet également d'ouvrir un canal de communication (315) entre les deux chambres symétriques (419 et 420). Ces deux canaux (314 et 315) permettent de réduire la différence de pression entre les deux chambres symétriques (419 et 420).The fixed spiral (2) has a cavity (409) located in the central zone, extending axially from an intermediate plane (2003) to the front surface opposite the transverse disc end plate (2001) at level of his nose. The movable spiral (3) also has a cavity (313) located in the central zone, extending axially from an intermediate plane (3003) to the front surface opposite the transverse disc end plate (3001) at the level of his nose. As described in more detail below, these cavities (409 and 313) are used to ensure that the two symmetrical chambers are subjected to the same vapor pressure. FIG. 14 presents sectional views of the central zone of the fixed spiral (2) and mobile spiral (3) assembly over the three different stages (604, 606 and 607) of the machine's expansion cycle (804). These sectional views are presented according to three different levels "Hl" "H2" and "H3", "Hl" being located at the bottom of the fixed spiral (2002) and at the top of the movable spiral (3002), "H2" being located in the middle of the two spirals (2002 and 3002) and "H3" being located at the top of the fixed spiral (2002) and at the bottom of the movable spiral (3002). In steps 606 and 607, without considering the cavities (views “H2”), the steam chamber (420) in contact with the intake port (407) will be supplied with steam (808) more than its symmetrical chamber (419 ). Consequently, the pressure of the first chamber (420) will be greater than that of its symmetrical chamber (419) during expansion. In order to limit this phenomenon, the cavity (313) of the movable spiral (3) makes it possible to open a communication channel (319) between the two symmetrical chambers (419 and 420). The cavity (409) of the fixed spiral (2) also makes it possible to open a communication channel (315) between the two symmetrical chambers (419 and 420). These two channels (314 and 315) make it possible to reduce the pressure difference between the two symmetrical chambers (419 and 420).

Les deux chambres symétriques (419 et 420) sont idéalement soumises à la même pression vapeur, car il est connu qu'une différence de pression dans les deux chambres symétriques (419 et 420) entraîne une instabilité de la machine (804) durant son fonctionnement, ce qui augmente le bruit et le niveau de vibrations lors du fonctionnement, et a tendance à réduire sa durée de vie globale.The two symmetrical chambers (419 and 420) are ideally subjected to the same vapor pressure, because it is known that a pressure difference in the two symmetrical chambers (419 and 420) causes instability of the machine (804) during its operation , which increases noise and vibration levels during operation, and tends to shorten its overall life.

Ces cavités (409 et 313) sont localisées axialement depuis des plans intermédiaires respectivement (2003, 3003) jusqu'à des surfaces frontales à l'opposé des plaques d'extrémité discales transversales respectivement (2001, 3001) au niveau des nez de leur spirale respective afin de ne pas réduire la taille du nez à proximité des congés de nez (410 et 309), en vue de garantir la tenue mécanique des nez de spirales. Le trou oblong (407) de la spirale fixe (2) est également localisé à distance du congé (410) afin d'éviter toute concentration de contrainte nuisible à la tenue mécanique de la spirale fixe (2).These cavities (409 and 313) are located axially from intermediate planes respectively (2003, 3003) to frontal surfaces opposite the transverse disc end plates respectively (2001, 3001) at the noses of their spiral respective so as not to reduce the size of the nose near the nose leaves (410 and 309), in order to guarantee the mechanical strength of the spiral noses. The oblong hole (407) of the fixed spiral (2) is also located at a distance from the fillet (410) in order to avoid any concentration of stress detrimental to the mechanical strength of the fixed spiral (2).

Le perçage central (407) de la spirale fixe présente une forme oblongue. Cette forme, son positionnement précis (angle, centre) et le fait que ce perçage se fasse partiellement dans la matière de la spirale fixe (2) ont été déterminés de telle manière à optimiser le débit de vapeur en entrée tout en maximisant le ratio de volume de la détente. Il est connu que la forme idéale de ce perçage est une forme de « haricot » (426) du type de celle présentée en figure 16, cependant ce type de forme se révèle difficile à usiner de manière industrielle. Un simple perçage rond est plus facile à réaliser, mais présente également de moindres performances : débit d'entrée inférieur et/ou ratio de volume inférieur.The central bore (407) of the fixed spiral has an oblong shape. This shape, its precise positioning (angle, center) and the fact that this drilling takes place partially in the material of the fixed spiral (2) have been determined in such a way as to optimize the flow of steam at the inlet while maximizing the ratio of volume of the trigger. It is known that the ideal form of this piercing is a form of "bean" (426) of the type of that presented in FIG. 16, however this type of form proves difficult to machine on an industrial scale. A simple round drilling is easier to perform, but also has poorer performance: lower inlet flow and / or lower volume ratio.

La spirale mobile (3) présente, autour de sa surface en contact avec la butée, un chanfrein d'angle faible typiquement compris entre 1 degré et 5 degrés, visible sur la vue de détail D de destiné à créer un effet hydrodynamique bénéfique pour la lubrification du contact glissant et une rondelle la butée axiale. La transition entre une face de la spirale mobile chanfrein raccordementThe movable spiral (3) has, around its surface in contact with the stop, a chamfer of small angle typically between 1 degree and 5 degrees, visible on the detail view D of intended to create a hydrodynamic effect beneficial for the lubrication of the sliding contact and a washer the axial stop. The transition between one face of the movable spiral chamfer connection

Dans l'exemple décrit, les spirales sont réalisées en fonte, notamment une fonte de type graphite sphéroïdale résistant à l'éthanol.In the example described, the spirals are made of cast iron, in particular a spheroidal graphite type cast iron resistant to ethanol.

Les pièces sont réalisées par fonderie dans un moule et par usinage des profils de spirales et des différents perçages, puis peuvent faire l'objet d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation ou alternativement d'un traitement de phosphatation au phosphate de manganèse.The parts are produced by foundry in a mold and by machining the spiral profiles and the various holes, then can be the subject of a surface treatment by nitriding in a salt bath followed by an oxidation phase or alternatively a manganese phosphate phosphating treatment.

Alternativement, les pièces sont réalisées en acier faisant ou non l'objet d'un traitement de type DLC sur au moins sa surface de contact au niveau des spirales.Alternatively, the parts are made of steel which may or may not be subject to a DLC type treatment on at least its contact surface at the level of the spirals.

Description détaillée de la partie mobileDetailed description of the moving part

Les figures 3 et 6 représentent respectivement une vue en coupe longitudinale de la machine et une vue en perspective des éléments constituant la partie mobile de la machine de détente.Figures 3 and 6 respectively show a longitudinal sectional view of the machine and a perspective view of the elements constituting the movable part of the expansion machine.

L'anneau anti-rotation (12) entoure la spirale mobile (3) . Il est positionné de telle sorte que l'effort axial induit par la pression dans la spirale mobile (3) se transmette directement au support de la butée axiale (220) . Cet anneau est dit « femelle — femelle », car il possède des rainures disposées de manière perpendiculaire entre elles. Cette configuration permet à l'anneau de rapprocher axialement les deux forces qui lui sont appliquées, à savoir la force appliquée par les plots (302) de la spirale mobile (3) et la force de réaction appliquée par les plots (403) de la spirale fixe (2) . Le fait que ces deux forces soient proches axialement a pour effet de minimiser le flambage de l'anneau (12) sous charge.The anti-rotation ring (12) surrounds the movable spiral (3). It is positioned so that the axial force induced by the pressure in the movable spiral (3) is transmitted directly to the support of the axial stop (220). This ring is called "female - female" because it has grooves arranged perpendicular to each other. This configuration allows the ring to bring the two forces applied to it axially, namely the force applied by the studs (302) of the movable spiral (3) and the reaction force applied by the studs (403) of the fixed spiral (2). The fact that these two forces are axially close has the effect of minimizing buckling of the ring (12) under load.

La spirale mobile (3) présente le moyeu central (320) dans lequel est logé un palier (106).The movable spiral (3) has the central hub (320) in which is housed a bearing (106).

Ce moyeu contient une coupelle d'isolation (11) ·This hub contains an insulation cup (11) ·

Cette coupelle (11) permet de créer un volume de vapeur statique formant une isolation thermique à l'endroit où la température de la spirale mobile (3) est la plus élevée. La coupelle (11) présente des perçages destinés à éviter l'accumulation de liquide dans le volume d'isolation.This cup (11) makes it possible to create a volume of static vapor forming thermal insulation at the place where the temperature of the movable spiral (3) is the highest. The cup (11) has holes intended to prevent the accumulation of liquid in the volume of insulation.

Il est connu que l'effort de scellement dans les machines volumétriques à spirales dont le guidage radial de la spirale mobile est dit accommodant («compilant» en anglais) est obtenu avec l'inertie de la spirale mobile et/ou en décalant l'axe du maneton excentrique (314) de façon à ce que la réaction de l'effort tangentiel de vapeur (808) de la spirale mobile (3) sur le maneton excentrique (314) induise un effort résultant dans la direction radiale de la spirale mobile (3) . Cet effort radial induit dans le plan des points de scellement (416) permet d'augmenter artificiellement l'effort de scellement des spirales fixe et mobile (2 et 3).It is known that the sealing force in volumetric machines with spirals whose radial guidance of the movable spiral is said to be accommodating (“compiling” in English) is obtained with the inertia of the movable spiral and / or by shifting the axis of the eccentric crank pin (314) so that the reaction of the tangential vapor force (808) of the mobile spiral (3) on the eccentric crank pin (314) induces a force resulting in the radial direction of the mobile spiral (3). This radial force induced in the plane of the sealing points (416) makes it possible to artificially increase the sealing force of the fixed and mobile spirals (2 and 3).

Dans le cas particulier de la machine de détente (804) selon l'invention, la contribution inertielle de la spirale mobile (3) à l'effort de scellement est supprimée à l'aide de l'équilibrage dynamique réalisé avec le contrepoids permet de rendre l'effort de scellement indépendant de la vitesse de rotation de la machine de détenteIn the particular case of the expansion machine (804) according to the invention, the inertial contribution of the movable spiral (3) to the sealing force is eliminated using the dynamic balancing carried out with the counterweight. make the sealing force independent of the speed of rotation of the expansion machine

Cette particularité est notamment primordiale lorsque la est reliée à une machine rotative associée (801) dont la vitesse de rotation est variable.This particularity is particularly essential when the is connected to an associated rotary machine (801) whose rotation speed is variable.

Ainsi, l'étanchéité aux flancs entre les spirales mobile et vitesse est améliorée, et le risque d'endommagement des spirales à haute vitesse est réduit.Thus, the sealing at the sides between the movable and speed spirals is improved, and the risk of damage to the spirals at high speed is reduced.

La liaison entre l'arbre (13) et le contrepoids (14) est réalisée par l'intermédiaire du bombé (26), visible sur la figure 15. Le bombé (26) est fixé sur l'arbre (13) par l'intermédiaire de vis (27) et peut alternativement être fretté dans son logement. Le bombé (26) présente une surface ajustée légèrement convexe (260) au niveau de la surface de contact avec le contrepoids (14). Cette surface convexe (260) présente un rayon de courbure de l'ordre d'un mètre et permet au contrepoids (14) d'avoir une liaison linéaire rectiligne avec l'arbre (13). La ligne de contact entre le bombé (26) et le contrepoids (14) permet de diminuer 1'hyperstatisme de la machine de détente (804) et ainsi de supprimer la transmission du moment engendré par les efforts axiaux de vapeur (808) à l'arbre (13) . Les dimensions du bombé (26) pourront également être adaptées afin de modifier le décalage effectif du maneton excentrique (314) vis-à-vis de l'arbre (13), et donc de modifier l'effort de scellement entre les deux spirales (2 etThe connection between the shaft (13) and the counterweight (14) is carried out by means of the crown (26), visible in FIG. 15. The crown (26) is fixed on the shaft (13) by the screw intermediate (27) and can alternatively be shrunk in its housing. The convex shape (26) has a slightly convex fitted surface (260) at the level of the contact surface with the counterweight (14). This convex surface (260) has a radius of curvature of the order of one meter and allows the counterweight (14) to have a rectilinear linear connection with the shaft (13). The contact line between the bulge (26) and the counterweight (14) makes it possible to reduce the hyperstatism of the expansion machine (804) and thus to eliminate the transmission of the moment generated by the axial forces of steam (808) to the 'tree (13). The dimensions of the camber (26) may also be adapted in order to modify the effective offset of the eccentric crankpin (314) with respect to the shaft (13), and therefore to modify the sealing force between the two spirals ( 2 and

3) . Le bombé (26) pourra avantageusement être réalisé par une pièce rapportée afin de faciliter sa réalisation, en particulier lorsque cette pièce nécessitera une dureté et/ou un état de surface plus contraignant que ceux de l'arbre (13). On pourra ainsi assembler de manière économique un bombé (26) en acier traité rectifié avec un arbre (13) en fonte ou en acier directement issu de tournage ou de fraisage.3). The domed (26) may advantageously be produced by an insert to facilitate its production, in particular when this part will require a hardness and / or a surface condition that is more restrictive than those of the shaft (13). It will thus be possible to economically assemble a bent (26) of rectified treated steel with a shaft (13) of cast iron or steel directly obtained from turning or milling.

Description détaillée de l'ensemble carterDetailed description of the housing assembly

Les figures 3 et 7 représentent respectivement une vue en coupe longitudinale de la machine, une vue en perspective des éléments constituant l'ensemble carter en coupe partielle. Les figures 9 et 19 représentent respectivement des variantes dans la surface de contact de la rondelle (9) ainsi qu'une variante de la rondelle (9) présentant une chambre annulaire de contre-pression.Figures 3 and 7 respectively show a longitudinal sectional view of the machine, a perspective view of the elements constituting the housing assembly in partial section. Figures 9 and 19 respectively represent variants in the contact surface of the washer (9) and a variant of the washer (9) having an annular back pressure chamber.

Cet ensemble (200) est constitué de deux pièces principales : le carter (5) et l'adaptateur PTO (8) (PTO est l'abréviation du terme anglais « Power Take-Off », équivalent du français « Prise de Puissance Auxiliaire »). Ces deux pièces sont assemblées grâce à un assemblage boulonné qui permet également de monter l'ensemble carter (200) sur le couvre-spirale (4) .This assembly (200) consists of two main parts: the casing (5) and the PTO adapter (8) (PTO is the abbreviation of the English term "Power Take-Off", equivalent to the French "Prize de Power Auxiliaire" ). These two parts are assembled using a bolted connection which also allows the housing assembly (200) to be mounted on the spiral cover (4).

L'étanchéité et le centrage de l'ensemble carter (200) avec le couvre-spirale sont assurés par une bride cylindrique (201) et par le joint torique (74) disposé dans une gorge annulaire (229) . Il s'agit d'une zone basse-pression à basse température relativement au reste de la machine, ce qui permet d'utiliser des joints en élastomère peu coûteux, plutôt que des joints résistant à de fortes températures. Le joint (74), comme tous les autres joints statiques de la machine, est un joint torique en fluoroélastomère, par exemple en VITON (nom commercial) ou en EPDM (éthylène-propylène-diène monomère).The sealing and centering of the casing assembly (200) with the spiral cover are ensured by a cylindrical flange (201) and by the O-ring (74) disposed in an annular groove (229). It is a low-pressure zone at low temperature relative to the rest of the machine, which allows the use of inexpensive elastomer seals, rather than seals resistant to high temperatures. The seal (74), like all the other static seals of the machine, is an O-ring made of fluoroelastomer, for example VITON (trade name) or EPDM (ethylene-propylene-diene monomer).

L'étanchéité et le centrage de la pièce carter (5) avec la pièce adaptateur PTO (8) est assuré par un centrage cylindrique (217) et par un joint torique (72) disposé dans une gorge annulaire (228).The sealing and centering of the casing part (5) with the PTO adapter part (8) is ensured by a cylindrical centering (217) and by an O-ring (72) arranged in an annular groove (228).

Dans l'exemple décrit, la pièce adaptateur PTO (8) dispose de moyens de fixation (205) permettant le montage de la machine de détente (804) sur la machine rotative associée (801), par exemple au niveau d'une prise de force et en particulier la prise de mouvement arrière, prévue sur la machine rotative associée (801) .In the example described, the PTO adapter part (8) has fixing means (205) allowing the mounting of the expansion machine (804) on the associated rotary machine (801), for example at a level outlet. force and in particular the rear power take-off, provided on the associated rotary machine (801).

La géométrie de ce moyen de fixation peut être adaptée en fonction de l'interface disponible sur le carter de la machine rotative associée (801). Dans l'exemple décrit, cette fixation est réalisée par boulonnage à l'aide d'oreilles (205) . L'étanchéité est assurée par un joint torique (75) disposé dans une gorge annulaire (221) .The geometry of this fixing means can be adapted as a function of the interface available on the casing of the associated rotary machine (801). In the example described, this fixing is carried out by bolting using ears (205). The seal is ensured by an O-ring (75) disposed in an annular groove (221).

Le positionnement de ce moyen de fixation (205) et la compacité de cette partie permettent à la machine d'être partiellement à l'intérieur du carter de la machine rotative associée (801), réduisant ainsi l'encombrement extérieur visible de la machine (804) .The positioning of this fixing means (205) and the compactness of this part allow the machine to be partially inside the casing of the associated rotary machine (801), thus reducing the visible external bulk of the machine ( 804).

L'ensemble carter (200) dispose d'une ou plusieurs cales de réglage (23) reprenant la forme d'une bride du carter (417). L'épaisseur de cette cale est ajustée afin de régler le jeu axial entre la spirale fixe (2) et la spirale mobile (3), en vue d'atteindre un jeu nominal, par exemple 50 microns. Ce jeu axial nominal entre les spirales (2 et 3) est calculé en fonction notamment des températures et des pressions de fonctionnement appliquées à la machine (804), mais aussi de la rigidité du joint-plat haute température (6) . La maîtrise de ce jeu axial est essentielle d'autant plus que la machine (804) est prévue pour fonctionner en haute température (jusqu' à 250 °C) .The housing assembly (200) has one or more adjusting shims (23) taking the form of a housing flange (417). The thickness of this shim is adjusted in order to adjust the axial clearance between the fixed spiral (2) and the movable spiral (3), in order to achieve a nominal clearance, for example 50 microns. This nominal axial clearance between the spirals (2 and 3) is calculated depending in particular on the temperatures and operating pressures applied to the machine (804), but also on the rigidity of the high temperature flat seal (6). Control of this axial play is essential, especially since the machine (804) is designed to operate at high temperature (up to 250 ° C).

Cet ensemble carter (200) comprend un support de butée axiale (220) reprenant les efforts axiaux générés par la pression vapeur sur la spirale mobile (3) . Les frottements exercés sur cette butée pendant le déplacement de la spirale mobile nuisant fortement à la performance globale de la machine (804), un traitement de surface est appliqué sur l'une des surfaces de la butée, du côté de la spirale mobile (3) ou du carter (5), ou sur les deux, afin de réduire les pertes par friction dues à ce contact. Dans l'exemple décrit, ce traitement n'a pas été réalisé directement sur les pièces, mais sur une rondelle en acier revêtue d'un composite MétalPolymère (9) (par exemple fourni par la société Daido Métal, nom commercial DAIDYNE DDK05) ou tout autre revêtement de surface similaire réalisé notamment par une couche de PTFE (polytétrafluoroéthylène) ou tout autre matériau de module de Young inférieur ou égal à 5 GPa, d'épaisseur minimum 50 pm déposé sur un substrat métallique permettant l'accroche mécanique du matériau souple (PTFE ou autre) et la dissipation de la chaleur. La rondelle (9) rapportée a été fixée sur le support de butée (220) afin de diminuer les frictions avec la spirale mobile (3) . Alternativement, elle pourra être fixée sur la spirale mobile (3), ou pourra ne pas être fixée du tout. La rondelle (9) permet de simplifier fortement le processus de réalisation du traitement surface, celui-ci étant difficile et coûteux à réaliser sur des pièces volumineuses. Dans l'exemple décrit, la rondelle (9) a été fixée grâce à des rivets (105), mais pourrait être fixée grâce à tout autre moyen (visserie ou ergots par exemple) sans que cela ne modifie son principe d'utilisation. Alternativement, la rondelle peut être centrée sur son diamètre intérieur ou extérieur et arrêtée en rotation par un ergot ou un pion.This housing assembly (200) comprises an axial stop support (220) taking up the axial forces generated by the vapor pressure on the movable spiral (3). The friction exerted on this stop during the movement of the movable spiral strongly affecting the overall performance of the machine (804), a surface treatment is applied on one of the surfaces of the stop, on the side of the movable spiral (3 ) or the housing (5), or both, to reduce friction losses due to this contact. In the example described, this treatment was not carried out directly on the parts, but on a steel washer coated with a MétalPolymère composite (9) (for example supplied by the company Daido Métal, trade name DAIDYNE DDK05) or any other similar surface coating produced in particular by a layer of PTFE (polytetrafluoroethylene) or any other material of Young's modulus less than or equal to 5 GPa, with a minimum thickness of 50 μm deposited on a metal substrate allowing the mechanical attachment of the flexible material (PTFE or other) and heat dissipation. The attached washer (9) was fixed on the stop support (220) in order to reduce friction with the movable spiral (3). Alternatively, it may be fixed on the movable spiral (3), or may not be fixed at all. The washer (9) makes it possible to greatly simplify the process of carrying out the surface treatment, this being difficult and costly to carry out on bulky parts. In the example described, the washer (9) has been fixed using rivets (105), but could be fixed by any other means (screws or pins for example) without this modifying its principle of use. Alternatively, the washer can be centered on its inside or outside diameter and stopped in rotation by a lug or a pin.

L'utilisation d'une rondelle (9) comportant une épaisseur de matériau souple (module de Young inférieur à 5 GPa) et d'épaisseur de l'ordre de 50 à 250 microns permet une accommodation de la surface et facilite la formation d'un «coin d'huile» sur le bord intérieur de la surface (211) . La couche de matériau souple permettant par ailleurs une certaine accommodation sur l'ensemble de sa surface plane, celle-ci pourra avantageusement être utilisée brute, sans nécessiter de réusinage ou de rectification qui aurait été nécessaire pour atteindre un niveau de planéité acceptable si la pièce avait été en métal ou revêtue d'un dépôt de faible épaisseur.The use of a washer (9) comprising a thickness of flexible material (Young's modulus less than 5 GPa) and a thickness of the order of 50 to 250 microns allows accommodation of the surface and facilitates the formation of an "oil wedge" on the inner edge of the surface (211). The layer of flexible material also allows a certain accommodation over the whole of its flat surface, it can advantageously be used rough, without requiring any rework or rectification which would have been necessary to reach an acceptable level of flatness if the part had been made of metal or coated with a thin deposit.

Selon des exemples de variantes présentées en figure 9, et en vue d'améliorer les performances de la machine, la rondelle (9) de butée peut comporter sur sa face sujette au frottement plusieurs zones en dépression (222) réparties de manière sensiblement homogène. Selon une variante, ces zones en dépression — ou poches — (222) sont sensiblement circulaires et présentent une profondeur faible devant leur diamètre, typiquement 30 à 100 pm de profondeur. Les poches (222) ont un rayon de préférence inférieur à l'excentricité de la trajectoire orbitale de la spirale mobile (3) ce qui favorise le renouvellement de l'huile dans la cavité et sur la face opposée grâce à la cinématique de la spirale mobile (3) . La distance minimum entre poches (222) voisines pourra être sensiblement inférieure ou égale à un diamètre d'orbite, et choisie pour assurer un ratio (surface de poches/surface de butée) compris entre 20 % et 50 %.According to examples of variants presented in FIG. 9, and with a view to improving the performance of the machine, the abutment washer (9) may have on its face subject to friction several vacuum zones (222) distributed in a substantially homogeneous manner. Alternatively, these depressed areas - or pockets - (222) are substantially circular and have a shallow depth compared to their diameter, typically 30 to 100 µm in depth. The pockets (222) preferably have a radius less than the eccentricity of the orbital path of the movable spiral (3) which promotes the renewal of the oil in the cavity and on the opposite face thanks to the kinematics of the spiral mobile (3). The minimum distance between neighboring pockets (222) may be substantially less than or equal to an orbit diameter, and chosen to ensure a ratio (pocket surface / abutment surface) of between 20% and 50%.

De manière préférentielle, les poches (222) sont réalisées sur la face de la butée équipée de la rondelle (9) rapportée en polymère, et leur profondeur est inférieure ou égale à l'épaisseur de la couche de polymère, ce qui rend leur réalisation plus économique et assure surtout un raccordement entre poches et partie plane non agressif pour la pièce antagoniste.Preferably, the pockets (222) are made on the face of the stop equipped with the washer (9) attached in polymer, and their depth is less than or equal to the thickness of the polymer layer, which makes their realization more economical and above all ensures a connection between pockets and non-aggressive flat part for the opposing part.

Les poches (222) peuvent être reliées entre elles par des canaux de communication (214) de faible largeur afin de favoriser le renouvellement de l'huile qu'elles emprisonnent, et ainsi éviter 1'échauffement de l'interface, en particulier sur des machines devant fonctionner à forte vitesse de rotation et/ou ayant une butée axiale étendue radialement (par exemple lorsque la largeur de butée est supérieure six foisThe pockets (222) can be connected together by communication channels (214) of small width in order to favor the renewal of the oil which they trap, and thus to avoid the heating of the interface, in particular on machines having to operate at high rotational speed and / or having an axial stop extended radially (for example when the stop width is greater than six times

1'excentricité du mouvement orbital deThe eccentricity of the orbital movement of

Les canaux les poches adj acentes seront agencés pour permettre, de proche en proche, une circulation de l'huile entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur de la rondelle de butée avantageusement les canaux (214) seront disposés selon la direction tangentielle, dans le sens favorable vis-à-vis du mouvement de la spirale mobile tangentielle est orientée de manière à ce que les soient perpendiculaires la direction de déplacement instantané de la spirale où la butée axiale est la plus chargée. Ladite orientation de et le sens du mouvement de la spirale mobile (3) sont indiqués sur la figureThe channels the adjacent pockets will be arranged to allow, step by step, a circulation of the oil between the inside diameter and the outside diameter of the thrust washer advantageously the channels (214) will be arranged in the tangential direction, in the favorable direction vis-à-vis the movement of the tangential movable spiral is oriented so that the perpendicular are the direction of instantaneous movement of the spiral where the axial stop is the most loaded. Said orientation of and the direction of movement of the movable spiral (3) are indicated in the figure

9.9.

les de lathem from the

Enfin faibleFinally weak

Ces canaux de communication être réalisés que cela ne présenteront devant la section transversale de ne pas pénaliser leur portance.These communication channels be realized that this will not present in front of the cross section not to penalize their lift.

(214) aboutissant dans d'un côté ou de l'autre modifie leur principe.(214) ending in one side or the other changes their principle.

une section de passage d'une poche (222) afin pourront également être réalisées sur la surface de la rondelle de butée axiale afin de faciliter l'alimentation du contact en huile et diminuer la puissance dissipée par cisaillement du film d'huile. La profondeur de ces stries est comparable aux poches présentées précédemment (222) . Le nombre de stries, leur orientation ainsi que leur largeur pourront être adaptés en fonction de divers paramètres, tels que le type de fluide utilisé ou le type d'huile utilisé.a passage section of a pocket (222) can also be made on the surface of the axial thrust washer in order to facilitate the supply of oil to the contact and reduce the power dissipated by shearing the oil film. The depth of these streaks is comparable to the pockets presented above (222). The number of streaks, their orientation and their width can be adapted according to various parameters, such as the type of fluid used or the type of oil used.

Une rainure annulaire (223) pourra être aménagée sur la face active de la rondelle métal-polymère (9), dans l'épaisseur du polymère, définissant une ou des chambres annulaires (223) entre la face arrière de la spirale mobile (3) et la rondelle de butée (9) comme montré sur la figure 19. Cette chambre annulaire (223) est alimentée en fluide de travail (808) à plus haute pression que la pression ambiante de la butée par un ou plusieurs perçages (225) débouchant dans le fond de la spirale mobile (3), et applique ainsi une pression choisie — par la position du perçage — afin de compenser une partie de l'effort axial auquel est soumise la spirale mobile (3) du fait de la distribution de pression dans les spirales (2 et 3).An annular groove (223) can be arranged on the active face of the metal-polymer washer (9), in the thickness of the polymer, defining one or more annular chambers (223) between the rear face of the movable spiral (3) and the thrust washer (9) as shown in FIG. 19. This annular chamber (223) is supplied with working fluid (808) at higher pressure than the ambient pressure of the thrust by one or more openings (225) in the bottom of the movable spiral (3), and thus applies a selected pressure - by the position of the hole - in order to compensate for part of the axial force to which the movable spiral (3) is subjected due to the pressure distribution in the spirals (2 and 3).

Cette poche (223) est étanchée dynamiquement sur ses bords (226) grâce à la capacité d'accommodation du polymère, l'étanchéité étant par ailleurs améliorée par la présence de l'huile dans le fluide de travail (808). L'étanchéité obtenue est d'autant plus efficace que l'effort axial de pression est important, du fait d'un écrasement du polymère plus prononcé. L'ensemble réalise une diminution de l'effort axial net transitant entre la spirale mobile (3) et le support de butée (220) par l'intermédiaire de la rondelle de butée polymère (9), en vue de diminuer la dissipation thermique locale de celle-ci et d'améliorer la performance de la machine (804) .This pocket (223) is dynamically sealed on its edges (226) thanks to the capacity of accommodation of the polymer, the sealing being further improved by the presence of the oil in the working fluid (808). The tightness obtained is all the more effective the greater the axial pressure force, due to a more pronounced crushing of the polymer. The assembly achieves a reduction in the net axial force passing between the movable spiral (3) and the abutment support (220) via the polymer abutment washer (9), with a view to reducing the local heat dissipation and improve the performance of the machine (804).

La rondelle métal-polymère (9) peut être installée sur le support fixe (220), dans ce cas la chambre (223) comporte au moins localement une extension (224) de dimension sensiblement proche du diamètre d'orbite, afin d'être alimentée en continu par le perçage (225) aménagé dans la spirale mobile (3) . Avantageusement plusieurs perçages (225) dans le scroll mobile pourront alimenter plusieurs extensions (224), permettant aux dites extensions d'avoir une dimension plus limitée, en particulier inférieure à un diamètre d'orbite, sans interruption de l'alimentation en pression de la chambre (223) .The metal-polymer washer (9) can be installed on the fixed support (220), in this case the chamber (223) has at least locally an extension (224) of dimension substantially close to the orbit diameter, in order to be continuously supplied by the bore (225) arranged in the movable spiral (3). Advantageously, several bores (225) in the mobile scroll can supply several extensions (224), allowing said extensions to have a more limited dimension, in particular less than an orbit diameter, without interrupting the pressure supply to the room (223).

De par son implantation dans le support fixe, la rondelle (9) sera soumise à une température moins élevée et sera refroidie par conduction vers le support fixe (220) .Due to its location in the fixed support, the washer (9) will be subjected to a lower temperature and will be cooled by conduction to the fixed support (220).

Alternativement, la rondelle métal-polymère (9) peut être installée à l'arrière de la spirale mobile (3), la chambre annulaire peut ainsi avoir une étendue radiale limitée et constante, ce qui est favorable vis-à-vis de la longueur du chemin de fuite entre la chambre (223) et la pression de la chambre environnante (817) .Alternatively, the metal-polymer washer (9) can be installed at the rear of the movable spiral (3), the annular chamber can thus have a limited and constant radial extent, which is favorable with regard to the length of the leak path between the chamber (223) and the pressure of the surrounding chamber (817).

Côté carter (5), le support de butée axiale (220) est réalisé sur une couronne annulaire en forme de té (210) . Le diamètre de ce té (210) ainsi que son épaisseur a été calculé afin que la flexion du support de butée (220) en direction axiale se conforme à la flexion de la spirale mobile (3) lorsque les spirales (2 et 3) sont sous pression. Ceci permet à la pression de contact sur la rondelle de butée (9)On the casing side (5), the axial stop support (220) is produced on an annular crown in the shape of a tee (210). The diameter of this tee (210) as well as its thickness has been calculated so that the bending of the stop support (220) in the axial direction conforms to the bending of the movable spiral (3) when the spirals (2 and 3) are under pressure. This allows the contact pressure on the thrust washer (9)

de rester homogène et d'éviter to stay consistent and avoid tout all pic peak de of contrainte sur constraint on sa her circonférence circumference intérieure (dans interior (in le the cas case où or ladite couronne said crown annulaire est ring finger is trop rigide) ou too rigid) or extérieure outer (dans le cas (in the case où or ladite spirale said spiral est trop rigide). is too rigid). Dans In l'exemple décrit the example described , la , the surface area de la rondelle washer de of

butée axiale (9) est plane, afin de minimiser les pressions de contact. Le bord intérieur de cette surface (211), ainsi que les bords de la surface de butée côté spirale mobile (3), visible sur la figure 4, présentent un chanfrein (310) avec un angle très faible, typiquement compris entre 1 degré et 5 degrés. Ce chanfrein permet à l'huile de se répartir sur la surface, et crée un effet hydrodynamique bénéfique pour la lubrification du contact entre spirale mobile (3) et rondelle de butée axiale (9) . La transition entre la partie arrière (317) plane de la butée et ce chanfrein (310) côté spirale mobile (3) est réalisée grâce à un congé de raccordement (316) .axial stop (9) is planar, in order to minimize contact pressures. The inner edge of this surface (211), as well as the edges of the abutment surface on the movable spiral side (3), visible in FIG. 4, have a chamfer (310) with a very small angle, typically between 1 degree and 5 degrees. This chamfer allows the oil to be distributed over the surface, and creates a hydrodynamic effect beneficial for the lubrication of the contact between movable spiral (3) and axial thrust washer (9). The transition between the flat rear part (317) of the stop and this chamfer (310) on the movable spiral side (3) is carried out thanks to a connection leave (316).

Le fond du carter (5) présente par ailleurs une sortie d'arbre centrale dont la surface tubulaire intérieure est usinée pour recevoir le palier (103), le joint de bout d'arbre deuxième joint de bout d'arbreThe bottom of the casing (5) also has a central shaft outlet whose inner tubular surface is machined to receive the bearing (103), the shaft end seal second shaft end seal

Un espace annulaire (202) compris entre les joints de bout d'arbre (70, 71) constitue une chambre de mise à l'air (202) permettant d'éviter la contamination par le fluide de travail contenu dans la machine rotative associée (801) sur laquelle est montée la machine de détente (804).An annular space (202) between the shaft end seals (70, 71) constitutes an air chamber (202) making it possible to avoid contamination by the working fluid contained in the associated rotary machine ( 801) on which the expansion machine (804) is mounted.

Cette chambre (202) est percée par un évent (203) débouchant à l'extérieur, dans la partie basse de ladite chambre annulaire (202), lorsque la machine est montée sur un moteur, pour permettre l'évacuation d'éventuelles fuites de fluides (fluide de travail (808), ou éventuellement fluide présent dans la machine rotative associée (801) .This chamber (202) is pierced by a vent (203) opening to the outside, in the lower part of said annular chamber (202), when the machine is mounted on a motor, to allow the evacuation of possible leaks from fluids (working fluid (808), or possibly fluid present in the associated rotary machine (801).

Les joints (70, 71) sont des joints à lèvres annulaires, les lèvres étant orientées en directions opposées à la chambre (202) pour favoriser l'étanchéité de la machine (804) par rapport au fluide de travail (808) d'une part et l'étanchéité par rapport aux fluides présents dans la machine rotative associée (801) d'autre part. Ainsi, la chambre (202) forme un volume de récupération des fluides pour les évacuer vers l'extérieur, et éviter toute contamination entre les deux machines (804 et 801) . Ces joints à lèvres pourraient être remplacés par tout autre dispositif d'étanchéité dynamique (joints à garniture mécanique par exemple) sans que cela ne modifie le principe de l'invention.The seals (70, 71) are annular lip seals, the lips being oriented in directions opposite to the chamber (202) to promote the sealing of the machine (804) relative to the working fluid (808) of a on the other hand and the tightness with respect to the fluids present in the associated rotary machine (801). Thus, the chamber (202) forms a volume for recovering the fluids in order to evacuate them to the outside, and to avoid any contamination between the two machines (804 and 801). These lip seals could be replaced by any other dynamic sealing device (mechanical seal seals for example) without this modifying the principle of the invention.

Dans l'exemple décrit, le joint (71) est réalisé en polytétrafluoroéthylène (PTFE) , par exemple un joint à lèvre commercialisé sous la référence ΒΕΚΆ 804 ou ΒΕΚΆ 806 par la société FranceJoint (noms commerciaux).In the example described, the seal (71) is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), for example a lip seal sold under the reference ΒΕΚΆ 804 or ΒΕΚΆ 806 by the company FranceJoint (trade names).

Description détaillée de l'ensemble d'accouplement sur une machine rotative associéeDetailed description of the coupling assembly on an associated rotary machine

Les figures 3, 8 et 11 représentent respectivement une vue en coupe longitudinale de la machine, une vue en perspective des éléments constituant l'ensemble d'accouplement en coupe partielle ainsi qu'une vue schématique d'un cycle de Rankine selon l'invention.Figures 3, 8 and 11 respectively show a longitudinal sectional view of the machine, a perspective view of the elements constituting the coupling assembly in partial section and a schematic view of a Rankine cycle according to the invention .

Un cycle de Rankine récupère la chaleur perdue d'une machine rotative associée (801), qui peut être un moteur à combustion interne ou une machine électrique. Cette chaleur peut être récupérée à plusieurs endroits : sur le circuit de refroidissement, sur le refroidissement de l'air comprimé en amont du moteur, sur le refroidissement des gaz d'échappement recirculés dans la machine rotative ou sur des gaz d'échappement (802) tel que représenté dans la figure 11.A Rankine cycle recovers waste heat from an associated rotary machine (801), which can be an internal combustion engine or an electric machine. This heat can be recovered in several places: on the cooling circuit, on the cooling of the compressed air upstream of the engine, on the cooling of the exhaust gases recirculated in the rotary machine or on exhaust gases (802 ) as shown in Figure 11.

Dans ce dernier cas, un échangeur de chaleur (807) est inséré en dérivation sur la ligne d'échappement après le système de dépollution (803) . Une vanne de dérivation (827) répartit proportionnellement les débits entre l'échangeur de chaleur (807) et l'échappement normal.In the latter case, a heat exchanger (807) is inserted in bypass on the exhaust line after the pollution control system (803). A bypass valve (827) distributes the flows proportionally between the heat exchanger (807) and the normal exhaust.

L'échangeur (807) est un évaporateur destiné à évaporer le fluide de travail (808) du cycle de Rankine. Le fluide de travail (808) est aspiré par la pompe (806) depuis un vase d'expansion (828) à pression contrôlée par une vanne électrique (829). La vanne électrique proportionnelle (829) régule la pression d'air dans le vase d'expansion (828) soit en reliant le vase d'expansion à une source d'air comprimé (821), soit en reliant le vase d'expansion (828) àThe exchanger (807) is an evaporator intended to evaporate the working fluid (808) of the Rankine cycle. The working fluid (808) is sucked by the pump (806) from an expansion tank (828) at pressure controlled by an electric valve (829). The proportional electric valve (829) regulates the air pressure in the expansion tank (828) either by connecting the expansion tank to a source of compressed air (821), or by connecting the expansion tank ( 828) to

1'atmosphère.1'atmosphère.

La température et la pression du fluide de travail (808) en amont de la pompe (806) ainsi qu'en aval de 1'évaporateur (807) sont mesurées par des capteurs. Le calculateur du cycle de Rankine reçoit ces signaux pour commander les actionneurs du système ainsi qu'une température de la vapeur dans la machine de détente (804) mesurée soit dans la zone d'expansion (816) soit dans la zone d'échappement (817) .The temperature and pressure of the working fluid (808) upstream of the pump (806) as well as downstream of the evaporator (807) are measured by sensors. The Rankine cycle computer receives these signals to control the actuators of the system as well as a vapor temperature in the expansion machine (804) measured either in the expansion zone (816) or in the exhaust zone ( 817).

La vapeur produite dans 1'évaporateur (807) circule jusqu'à la machine de détente (804). La machine de détente (804) comprend trois zones : une zone d'admission (814) de la vapeur à haute pression qui est connectée à la zone d'expansion (816), elle-même connectée à la zone d'échappement (817) à basse pression. La vanne de dérivation (59) ouvre et ferme un canal de dérivation mettant en communication la zone d'admission (814) dérivation et la zone d'échappement (817) . La vanne de est avantageusement pneumatique et est connectée à la source d'air comprimé (821). Une vanne électrique contrôle l'admission d'air dans la vanne de dérivation soit en reliant la vanne de dérivation à la source d'air comprimé (821), soit en reliant la vanne de dérivation (59) à l'atmosphère. Le canal de dérivation ou la vanne de dérivation (59) comprend en outre une restriction, typiquement de l'ordre de 20 mm2 afin de limiter le débit volumique traversant le canal de dérivation et de provoquer une montée en pression de la zone en amont de la restriction.The steam produced in the evaporator (807) flows to the expansion machine (804). The expansion machine (804) comprises three zones: an admission zone (814) for the high pressure steam which is connected to the expansion zone (816), itself connected to the exhaust zone (817 ) at low pressure. The bypass valve (59) opens and closes a bypass channel connecting the bypass intake area (814) and the exhaust area (817). The valve is advantageously pneumatic and is connected to the source of compressed air (821). An electric valve controls the admission of air into the bypass valve either by connecting the bypass valve to the source of compressed air (821), or by connecting the bypass valve (59) to the atmosphere. The bypass channel or the bypass valve (59) further comprises a restriction, typically of the order of 20 mm 2 in order to limit the volume flow through the bypass channel and cause a pressure rise in the zone upstream of the restriction.

La vapeur à basse pression échappée de la machine de détente (804) depuis la zone d'échappement (817) circule dans le condenseur (805) afin de retourner à l'état liquide. Le condenseur (805) est refroidi soit par un fluide de la machine rotative associée (801) soit par de l'air ambiant. Par exemple, un ou plusieurs des circuits de refroidissement de la machine rotative associée (801) peut être utilisé. Le fluide de travail condensé retourne alors dans le vase d'expansion (828) .Low pressure steam escaping from the expansion machine (804) from the exhaust zone (817) flows through the condenser (805) to return to the liquid state. The condenser (805) is cooled either by a fluid from the associated rotary machine (801) or by ambient air. For example, one or more of the cooling circuits of the associated rotary machine (801) can be used. The condensed working fluid then returns to the expansion tank (828).

Une zone d'accouplement (99), constituée notamment de l'ensemble d'accouplement (500) et du palier arrière (104), est isolée du fluide de travail (808) via le joint d'étanchéité (71) de bout d'arbre. Cette disposition particulière permet aux éléments situés en zone d'accouplement (99) de posséder un moyen de lubrification indépendant du système de lubrification de la machine volumétrique (804). Cette disposition permet également de limiter la zone contenant le fluide de travail (808) et garantit une compacité maximale de la machine (804).A coupling zone (99), made up in particular of the coupling assembly (500) and the rear bearing (104), is isolated from the working fluid (808) via the end gasket (71). 'tree. This particular arrangement allows the elements located in the coupling zone (99) to have a means of lubrication independent of the lubrication system of the volumetric machine (804). This arrangement also makes it possible to limit the area containing the working fluid (808) and guarantees maximum compactness of the machine (804).

La machine de détente (804) est connectée à un arbre tournant (813) de la machine rotative associée (801). L'ensemble d'accouplement (500) permet de réaliser la liaison entre l'arbre (13) de la machine de détente (804) et l'arbre (813) de la machine rotative associée (801).The expansion machine (804) is connected to a rotating shaft (813) of the associated rotary machine (801). The coupling assembly (500) enables the connection between the shaft (13) of the expansion machine (804) and the shaft (813) of the associated rotary machine (801).

L'ensemble d'accouplement (500) ne se limite pas à l'exemple présenté et pourra être constitué d'autres moyens d'accouplement, par exemple une combinaison parmi les éléments suivants : roue-libre, embrayage de tout type, amortisseur de vibration, engrenage, poulie, courroie.The coupling assembly (500) is not limited to the example presented and may consist of other coupling means, for example a combination of the following elements: freewheel, clutch of any type, shock absorber of vibration, gear, pulley, belt.

Cet ensemble (500) est situé dans l'adaptateur PTO (8), mais est isolé de la vapeur d'éthanol par le joint (71) de bout d'arbre. Le positionnement à l'intérieur du carter de la machine rotative associée (801) permet à cet ensemble de bénéficier d'un moyen de lubrification indépendant du fluide de travail (808).This assembly (500) is located in the PTO adapter (8), but is isolated from ethanol vapor by the shaft end seal (71). The positioning inside the casing of the associated rotary machine (801) allows this assembly to benefit from a means of lubrication independent of the working fluid (808).

Cet ensemble (500) est à adapter en fonction de la machine rotative associée (801) sur laquelle se monte la machine (804). La qéométrie de la roue dentée (10), en particulier, doit être modifiée selon la machine (801) utilisée.This assembly (500) is to be adapted as a function of the associated rotary machine (801) on which the machine (804) is mounted. The qeometry of the toothed wheel (10), in particular, must be modified according to the machine (801) used.

Cet ensemble (500) est constitué notamment d'une roue dentée (10), disposée autour de l'arbre central (13), permettant de transmettre la puissance mécanique générée par la machine (804) vers la machine rotative associée (801). Le rapport de vitesse entre la machine (804) et la machine associée (801) est fixe et est typiquement compris entre 1 et 6.This assembly (500) consists in particular of a toothed wheel (10), arranged around the central shaft (13), making it possible to transmit the mechanical power generated by the machine (804) to the associated rotary machine (801). The speed ratio between the machine (804) and the associated machine (801) is fixed and is typically between 1 and 6.

Cet ensemble (500) est constitué notamment d'une roue libre (30) . Dans l'exemple décrit, la roue-libre (30) est à cames, mais elle pourra indifféremment être conçue selon une autre technologie (roue-libre àThis assembly (500) consists in particular of a freewheel (30). In the example described, the freewheel (30) is with cams, but it can equally be designed according to another technology (freewheel with

Cette roue-libre est, dans l'exemple décrit, implémentée entre roue-libre suffisante roue-libreThis freewheel is, in the example described, implemented between sufficient freewheel freewheel

1'intérieur de la roue dentéeInside the gear wheel

Cette joue le rôle d'embrayage pour la machine effet, lorsque la pression vapeur n' est pas pour entraîner la rotation de la permet à la machine rotative de tourner sans entraîner la machine (804) (roue-libre passante).This plays the role of clutch for the machine effect, when the steam pressure is not to cause the rotation of the allows the rotary machine to rotate without driving the machine (804) (freewheel pass).

Lorsque la pression vapeur est suffisante pour entraîner la rotation de l'arbre (13), la puissance de la machine (804) est fournie à la machine rotative associée (801) et la vitesse de rotation de la machine (804) est limitée par celle de la machine rotative associée (801) (roue-libre en prise).When the vapor pressure is sufficient to cause the rotation of the shaft (13), the power of the machine (804) is supplied to the associated rotary machine (801) and the speed of rotation of the machine (804) is limited by that of the associated rotary machine (801) (free wheel in engagement).

Cet ensemble (500) est constitué notamment d'un ou plusieurs paliers (31 et 32), permettant de reprendre les efforts axiaux et radiaux induits par la roue dentée (10).This assembly (500) consists in particular of one or more bearings (31 and 32), making it possible to take up the axial and radial forces induced by the toothed wheel (10).

Description détaillée de la lubrificationDetailed description of lubrication

Les figures 3, 6, 10 et 15 représentent respectivement une vue en coupe longitudinale de la machine, une vue de la partie mobile partiellement coupée, une vue en coupe longitudinale de la machine avec des flèches indiquant la direction des flux d'huile ainsi qu'une vue des parties tournantes de la machineFigures 3, 6, 10 and 15 respectively show a longitudinal sectional view of the machine, a view of the partially cut moving part, a longitudinal sectional view of the machine with arrows indicating the direction of the oil flows as well as '' a view of the rotating parts of the machine

Dans l'exemple décrit, la machine de détente (804) utilise au moins deux sources de lubrification. La première source de lubrification provient de l'huile contenue dans le fluide de travail sous forme de vapeur, cette huile pouvant servir à lubrifier notamment les contacts de l'anneau antirotation (12), la rondelle de butée axiale (9), le joint de bout d'arbre (71), le bombé (26) et les paliers (103 et 106). Une partie de la machine étant montée directement à l'intérieur du carter de la machine rotative associée (801), les éléments situés en zone d'accouplement (99) possèdent un moyen de lubrification indépendant, qui peut provenir de l'huile utilisée dans le carter de la machine rotative associée (801) . Dans ce cas, les flux d'huile associés à ces deux sources de lubrification sont représentés par des flèches noires sur la figure 10 pour le flux d'huile provenant du fluide de travail (808), et par des flèches grises et noires pour le flux d'huile provenant du carter de la machine rotative associée (801) .In the example described, the expansion machine (804) uses at least two sources of lubrication. The first source of lubrication comes from the oil contained in the working fluid in the form of vapor, this oil being able to be used in particular to lubricate the contacts of the anti-rotation ring (12), the axial thrust washer (9), the seal. shaft end (71), the crown (26) and the bearings (103 and 106). A part of the machine being mounted directly inside the casing of the associated rotary machine (801), the elements located in the coupling zone (99) have an independent lubrication means, which can come from the oil used in the housing of the associated rotary machine (801). In this case, the oil flows associated with these two lubrication sources are represented by black arrows in FIG. 10 for the oil flow coming from the working fluid (808), and by gray and black arrows for the oil flow from the casing of the associated rotary machine (801).

Alternativement, les éléments situés en zone d'accouplement (99) peuvent aussi posséder un moyen de lubrification indépendant de la machine rotative associée (804), par exemple par un graissage permanent.Alternatively, the elements located in the coupling zone (99) can also have a means of lubrication independent of the associated rotary machine (804), for example by permanent lubrication.

Le fluide de travail sous forme de vapeur (808) en sortie de spirale est chargé d'huile et circule avec une composante rotative. Cette circulation conduit à une force centrifuge tendant à entraîner les particules d'huile vers la paroi intérieure du couvre-spirale (4) . Les liaisons glissière de l'anneau anti-rotation (12) ainsi qu'une partie de la butée axiale (220) sont alimentées en huile par ce flux direct.The working fluid in the form of vapor (808) at the outlet of the spiral is loaded with oil and circulates with a rotary component. This circulation leads to a centrifugal force tending to entrain the oil particles towards the interior wall of the spiral cover (4). The slide connections of the anti-rotation ring (12) and part of the axial stop (220) are supplied with oil by this direct flow.

L'huile est ensuite captée par les trous inclinés (402), puis transite via des perçages inclinés dans le carter (204) vers le volume annulaire (207), permettant à l'huile de lubrifier le joint de bout d'arbre (71) ainsi que le palier (103) .The oil is then captured by the inclined holes (402), then passes via inclined holes in the casing (204) to the annular volume (207), allowing the oil to lubricate the shaft end seal (71 ) as well as the bearing (103).

La rotation du contrepoids (14) entraînant une dépression dans le volume annulaire correspondant (208), une partie du fluide de pour atteindre ledit volume (208) et êtreThe rotation of the counterweight (14) causing a depression in the corresponding annular volume (208), part of the fluid to reach said volume (208) and be

Lorsque le fluide de travail trouve dans le volume du contrepoids, il est animé d'un mouvement de rotation qui projette l'huile, plus lourde que le fluide de travail, contre des parois (142) du par centrifugation. L'huile adhère aux mouvement de rotation du contrepoids (14) dans des cavités (140) . Ces cavités présentent une rampe tangentielle (143) pour faciliter l'entrée ainsi qu'un coin (144) permettant à l'huile de s'accumuler dans les cavités (140). Le remplissage progressif des cavités (140) pousse l'huile axialement jusqu'à ce qu'elle soit projetée sur la face spirale j oue un rôle de séparateur d'huile qui est ensuite évacué du volume vers le volume (208) puis par des perçages radiauxWhen the working fluid is in the volume of the counterweight, it is driven in a rotational movement which projects the oil, heavier than the working fluid, against the walls (142) of the centrifuge. The oil adheres to the rotational movements of the counterweight (14) in cavities (140). These cavities have a tangential ramp (143) to facilitate entry as well as a wedge (144) allowing the oil to accumulate in the cavities (140). The progressive filling of the cavities (140) pushes the oil axially until it is projected onto the spiral face j or plays a role of oil separator which is then evacuated from the volume to the volume (208) and then by radial holes

L'autre partie du flux du fluide de travail chargé en huile en provenance du volume l'intérieur du contrepoids via des visibles sur les figures 5 et 6. Ce flux permet de lubrifier le bombé , et débouche dans le volume discal compris entreThe other part of the flow of working fluid loaded with oil from the volume inside the counterweight via visible in FIGS. 5 and 6. This flow makes it possible to lubricate the convex, and opens into the disc volume between

1'arbre et la coupelle d'isolation passe ensuite par le pour déboucher dans le volume intérieur contrepoids où l'huile est ensuite projetée contre la face arrière de la le paragraphe précédent.1'arbre and the cup of insulation then passes through the to lead into the interior volume counterweight where the oil is then projected against the rear face of the previous paragraph.

L'huile projetée contre la face arrière de la butée axiale (220) est ensuite entraînée par le mouvement orbital de la spirale mobile (3) dans la liaison avec la rondelle (9).The oil sprayed against the rear face of the axial stop (220) is then entrained by the orbital movement of the movable spiral (3) in the connection with the washer (9).

Le palier de bout d'arbre (104) ainsi que les éléments constituant l'ensemble d'accouplement (500) sont implémentés en zone d'accouplement (99), celle-ci pouvant être implémentée à l'intérieur du carter de la machine rotative associée (801) . Le moyen de lubrification des éléments de cette zone (99) étant indépendant du fluide de travail (808), ils peuvent donc être lubrifiés par le brouillard d'huile présent dans le carter de la machine rotative (801), le flux étant de plus forcé par la rotation de la roue dentée (10) . Alternativement, les éléments de ladite zone (99) peuvent être lubrifiés par un graissage permanent.The shaft end bearing (104) as well as the elements constituting the coupling assembly (500) are implemented in the coupling zone (99), which can be implemented inside the casing of the machine associated rotary (801). The means of lubrication of the elements of this zone (99) being independent of the working fluid (808), they can therefore be lubricated by the oil mist present in the casing of the rotary machine (801), the flow being moreover forced by rotation of the toothed wheel (10). Alternatively, the elements of said zone (99) can be lubricated by permanent lubrication.

Claims (1)

Revendicationsclaims Machine volumétrique à spirales comportant une première structure (2) à spirale fixe coopérant avec une à spirale mobile selon un mouvement orbital par rapport à ladite première structure machine comportant une butée axiale (220) annulaire venant en appui glissant contre la surface frontale extérieure de ladite deuxième structure spirale mobile caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une entre ladite butée annulaire et ladite surface frontale, ladite étant constituée en un matériau composite métal/polymère avec une couche de polymère d'une épaisseur d'au moins 40 microns.Volumetric spiral machine comprising a first structure (2) with fixed spiral cooperating with a movable spiral in an orbital movement relative to said first machine structure comprising an axial annular stop (220) coming to bear in sliding contact against the external front surface of said second mobile spiral structure characterized in that it further comprises one between said annular stop and said front surface, said being made of a metal / polymer composite material with a polymer layer with a thickness of at least 40 microns. Machine volumétrique à spirales selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit composite métal/polymère comporte un matériau support métallique fritté.Volumetric spiral machine according to claim 1 characterized in that said metal / polymer composite comprises a sintered metal support material. Machine volumétrique à spirales selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit matériau support métallique fritté est du bronze.Volumetric spiral machine according to claim 2 characterized in that said sintered metallic support material is bronze. Machine volumétrique à spirales selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit matériau métallique support fritté est de l'acier phosphaté.Volumetric spiral machine according to claim 2 characterized in that said sintered metallic support material is phosphated steel. 5 5 - - Machine Machine volumétrique volumetric à spirales selon with spirals according to la the revendication claim 1 1 caractérisée en ce que characterized in that ledit polymère est said polymer is de of type fluoré. fluorinated type. 6 6 - - Machine Machine volumétrique volumetric à spirales selon with spirals according to la the revendication claim 2 2 caractérisée en ce que characterized in that ledit polymère est said polymer is de of
type PTFE.PTFE type. 7 7 Machine volumétrique Volumetric machine à at spirales spirals selon according to la the revendication claim 2 caractérisée en ce 2 characterized in que than ledit polymère said polymer est East chargé avec du loaded with bisulfure de Molybdène. Molybdenum disulfide. 8 8 Machine volumétrique Volumetric machine à at spirales spirals selon according to la the revendication claim 1 caractérisée en ce que 1 characterized in that le bord intérieur the inside edge de of
ladite rondelle (9) présente un chanfrein (310) du côté polymère.said washer (9) has a chamfer (310) on the polymer side. Machine volumétrique à spirales selon la revendication précédente caractérisée en ce que l'angle dudit par rapport au plan transversal deVolumetric spiral machine according to the preceding claim characterized in that the angle of said with respect to the transverse plane of Machine volumétrique à spirales selon la revendicationVolumetric spiral machine according to claim 1 caractérisée en ce que ladite rondelle présente sur sa surface soumise au frottement, dans1 characterized in that said washer has on its surface subjected to friction, in 1' épaisseur ou au travers dudit polymère, des creux d'une profondeur supérieure à 20 microns.1 thickness or through said polymer, recesses of a depth greater than 20 microns. 11 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication précédente caractérisée en ce que lesdits creux sont constitués par des poches d'une profondeur supérieure à 20 microns et d'une dimension transversale comprise entre 0,1 et 2 fois la valeur de l'excentricité dudit mouvement orbital.11 - Volumetric spiral machine according to the preceding claim characterized in that said recesses are formed by pockets with a depth greater than 20 microns and a transverse dimension between 0.1 and 2 times the value of the eccentricity of said orbital motion. 12 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication 10 caractérisée en ce que l'un au moins desdits creux constitue un canal.12 - Volumetric spiral machine according to claim 10 characterized in that at least one of said recesses constitutes a channel. 13 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication 10 caractérisée en ce que l'un au moins desdits creux constitue un canal s'étendant du bord intérieur au bord extérieur de ladite rondelle.13 - Volumetric spiral machine according to claim 10 characterized in that at least one of said recesses constitutes a channel extending from the inner edge to the outer edge of said washer. 14 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication précédente caractérisée en en ce que ladite machine est une machine de détente et en ce que ledit canal s'étend selon une direction parallèle à l'axe d'excentricité, dans une direction opposée au sens de rotation.14 - Volumetric spiral machine according to the preceding claim characterized in that said machine is an expansion machine and in that said channel extends in a direction parallel to the axis of eccentricity, in a direction opposite to the direction of rotation. 15 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication 12 caractérisée en ce que ladite machine est une machine de compression et en ce que ledit canal s'étend selon une direction parallèle à l'axe d'excentricité, dans une direction correspondant au sens de rotation.15 - Volumetric spiral machine according to claim 12 characterized in that said machine is a compression machine and in that said channel extends in a direction parallel to the axis of eccentricity, in a direction corresponding to the direction of rotation . 16 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication 1 caractérisée en en ce que ladite rondelle présente au moins un conduit débouchant dans sa périphérie intérieure d'une part et dans sa périphérie extérieure d'autre part, et traversant ladite couche de polymère, ladite machine comportant en outre un circuit de circulation de lubrifiant depuis un conduit d'entrée débouchant dans la chambre d'échappement de ladite machine jusqu'à un conduit de sortie débouchant dans ladite chambre d'échappement, ledit circuit de circulation traversant ledit conduit formé dans ladite rondelle.16 - Volumetric spiral machine according to claim 1 characterized in that said washer has at least one conduit opening in its inner periphery on the one hand and in its outer periphery on the other hand, and passing through said polymer layer, said machine further comprising a lubricant circulation circuit from an inlet conduit opening into the exhaust chamber of said machine to an outlet conduit opening into said exhaust chamber, said circulation circuit passing through said conduit formed in said washer. 17 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite rondelle présente au moins une rainure annulaire creusée dans ladite couche de polymère, ladite rainure communiquant avec au moins un passage de mise en pression.17 - Volumetric spiral machine according to claim 1 characterized in that said washer has at least one annular groove hollowed out in said polymer layer, said groove communicating with at least one pressurization passage. 18 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication précédente caractérisée en ce que ladite rainure annulaire présente une profondeur supérieure à l'épaisseur de ladite couche de polymère.18 - Volumetric spiral machine according to the preceding claim characterized in that said annular groove has a depth greater than the thickness of said polymer layer. 19 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication 17 caractérisée en ce que ledit passage de mise en pression est constitué par un perçage traversant la plaque discale supportant la spirale mobile et débouchant dans la chambre centrale (411) .19 - Volumetric spiral machine according to claim 17 characterized in that said pressurizing passage is constituted by a hole passing through the disc plate supporting the movable spiral and opening into the central chamber (411). 20 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication 17 caractérisée en ce que ledit passage de mise en pression est constitué par un perçage traversant la plaque discale supportant la spirale mobile et débouchant dans une chambre intermédiaire ou périphérique (423, 424).20 - Volumetric spiral machine according to claim 17 characterized in that said pressurizing passage is constituted by a bore passing through the disc plate supporting the movable spiral and opening into an intermediate or peripheral chamber (423, 424). 21 - Machine volumétrique à spirales selon la revendication 17 caractérisée en ce que ledit passage de mise en pression est constitué par un perçage traversant axialement la paroi de la spirale pour déboucher dans la gorge (408, 308) destinée au positionnement du segment d'étanchéité (17).21 - Volumetric spiral machine according to claim 17 characterized in that said pressurizing passage is constituted by a bore axially passing through the wall of the spiral to open into the groove (408, 308) intended for positioning the sealing segment (17). 1/201/20
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4824344A (en) * 1986-11-05 1989-04-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Scroll-type compressor with oil passageway in thrust bearing
JP2004316592A (en) * 2003-04-18 2004-11-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Scroll compressor
EP1803939A1 (en) * 2004-09-28 2007-07-04 Daikin Industries, Ltd. Slide member and fluid machine
EP2796736A1 (en) * 2011-12-22 2014-10-29 Taiho Kogyo Co., Ltd Sliding member and manufacturing method therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4824344A (en) * 1986-11-05 1989-04-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Scroll-type compressor with oil passageway in thrust bearing
JP2004316592A (en) * 2003-04-18 2004-11-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Scroll compressor
EP1803939A1 (en) * 2004-09-28 2007-07-04 Daikin Industries, Ltd. Slide member and fluid machine
EP2796736A1 (en) * 2011-12-22 2014-10-29 Taiho Kogyo Co., Ltd Sliding member and manufacturing method therefor

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