Brevet FR2001153A1 — publié le 19690926

La présente invention a trait à un groupe moto-compresseur hermétique, plus particulièrement destiné aux petites machines frigorifiques, dans lequel il est prévu xine pompe qui refoule l'huile de refroidissement et de graissage à partir d'une réserve 5 ou tâche, cette huile passant d'une part sur la paroi de l'enveloppe du groupe, d'autre part sur les têtes d'enroulements du moteur électrique pour revenir à la "bâche. On connaît une petite machine frigorifique à vilebrequin vertical et à moteur monté dans le bas, dans laquelle une pompe dis-10 posée à l'extrémité inférieure du vilebrequin prélève l'huile à partir de la bâche par l'intermédiaire d'un tube plongeur pour la renvoyer aux divers organes à lubrifier (paliers de l'arbre du groupe, portées du vilebrequin, cylindre). Xi'huile en excès est projetée verticalement en direction du haut contre le couvercle 15 de l'enveloppe pour revenir à la bâche en s'écoulant le long de la paroi de cette enveloppe et en étant ainsi refroidie. Aux têtes d'enroulements du moteur sont associées des cuvettes collectrices avec orifices de trop-plein dans lesquelles peut se rassembler l'huile qui sort des points à lubrifier. Le refroidisse-20 ment de l'enroulement statorique susceptible d'être réalisé de cette manière est toutefois peu important, car la quantité de l'huile qui lui est amenée par unité de temps reste faible étant donné qu'il se produit une perte de charge considérable aux emplacements à lubrifier ; en outre cette huile se trouve à une 25 température très élevée du fait qu'elle a déjà absorbé de la chaleur à partir des organes intéressés et notamment du cylindre, toujours très chaud. L'invention vise à permettre de refroidir bien mieux qu'il n'a été possible de le faire jusqu'ici, les organes d'un groupe 30 moto-compresseur les plus susceptibles d'être endommagés par des températures trop élevées. A cet effet, conformément à l'invention, la plus grande partie du courant d'huile destiné aux têtes d'enroulements, leur est amenée directement à partir de la pompe, c'est-à-dire sans avoir 35 rempli aucun rôle intermédiaire0 Cet envoi direct de l'huile aux têtes d'enroulements aboutit à deux avantages. .En premier lieu le courant d'huile n'est nulle part freiné par des paliers à lubrifier ; on peut donc amener aux têtes 69 02184 2 2001153 d'enroulements une quantité d'huile très importante. En fait cette quantité peut être plusieurs fois plus grande que celle d'ordinaire mise en oeuvre jusqu'ici. En second lieu l'huile arrive aux têtes d'enroulements à peu près à la température de la bâche, 5 étant donné qu'elle n'a subi aucune élévation de température sensible par échange de chaleur au cours de son trajet vers les têtes. Ainsi la chaleur est directement évacuée de 1'enroulement statorique qui constitue l'organe le plus exposé à 1'échauffement. D'autre part il n'y a pas lieu de craindre une élévation notable 10 de la température de la bâche car en raison de son fort débit, l'huile qui s'écoule à partir des têtes d'enroulements n'a été que faiblement échauffée et que par ailleurs de l'huile est continuellement prélevée à partir de cette bâche pour y revenir en se refroidissant sur l'enveloppe du groupe. 15 II est particulièrement avantageux que le courant d'huile qui passe continuellement sur les têtes d'enroulements soit assez important pour suffire à assurer le refroidissement nécessaire de celles-ci. Jusqu'ici une fraction de ce refroidissement devait également être effectué par le gaz présent à l'intérieur de l'en-20 veloppe. ^toutefois ce refroidissement par le moyen du gaz est fonction des conditions instantanées de fonctionnement et il est fréquemment insuffisant dans le cas de basses températures d'éva-poration. le refroidissement par huile suivant l'invention est indépendant du fonctionnement du groupe. 25 Pour obtenir un refroidissement aussi intense que possible, il convient d'augmenter dans une large mesure le débit d'huile mis en circuit. En particulier ce débit doit atteindre environ 180 litres par cheval et par,heure. Cette valeur se situe au moins à un ordre de grandeur au-dessus de ce qui a été le cas flans les 30 machines établies jusqu'ici. La mise en oeuvre de l'invention s'effectue au mieux flans les groupes qui comportent à la façon connue tin arbre vertical avec moteur d'entraînement disposé dans le bas. En pareil cas l'on réduit notablement le trajet que doit parcourir le courant 35 d'huile amené aux têtes d'enroulements, et par conséquent aussi la résistance à l'écoulement et la pression de refoulement qui lui correspond. Dans une forme d'exécution préférée, le courant d'huile destiné à passer sur les têtes d'enroulements est amené par des ca-40 naux extérieurs à l'alésage de l'arbre. On peut notamment envisa 69 02184 3 2001153 ger d'établir à cet effet des canaux traversant le rotor. L'alésage de l'arbre lui-même peut donc être utilisé à la façon habituelle pour l'huile de graissage et pour celle qui doit retomber en circulant sur la paroi de l'enveloppe. L'huile destiné aux 5 têtes d'enroulements peut être guidée dès le début de façon indépendante. Les canaux nécessaires peuvent très aisément se réaliser dans le rotor par poinçonnage d'orifices dans les tôles. Il est souvent très intéressant d'établir ces canaux par le moyen de rainures creusées dans la périphérie intérieure du rotor et/ou 1D sur le pourtour de l'arbre. Les canaux ainsi prévus dans le rotor peuvent déboucher dans le haut entre la face d'extrémité du palier voisin et la bague supérieure de court-circuit des barreaux rotorieues. L'huile est alors directement projetée par effet centrifuge sur les têtes 15 d'enroulements supérieures. On peut impartir à l'huile une accélération supplémentaire en orientant les canaux obliquement de bas en haut et vers l'arrière par rapport au sens de rotation. La pompe nécessaire pour l'huile destinée aux têtes d'enroulements, ou la fraction corres-20 pondante d'une pompe générale n'exige ainsi nullement une puissance de refoulement trop élevée. En particulier il suffit de prévoir à l'extrémité inférieure de l'arbre me pompe centrifuge de type connu dont le diamètre dépasse toutefois celui de l'arbre, au moins sur une partie de sa 25 longueur. On peut de cette manière aspirer un fort débit d'huile et le refouler également dans des canaux extérieurs par rapport à l'alésage de l'arbre. Suivant une forme d'exécution préférée on prévoit un cône creux au voisinage de la face inférieure du rotor et on lui fait 30 comporter un élargissement périphérique dépassant le diamètre de l'arbre, la chambre déterminée par cet élargissement étant reliée aux canaux prévus à l'extérieur de l'alésage de l'arbre. La chambre précitée peut par exemple* être réalisée en faisant porter de façon étanche la partie élargie du cône creux contre la bague 35 inférieure de court-circuit des barreaux rotoriques. Mais en variante l'élargissement précité peut être établi par une dilatation annulaire du cône creux. Si l'on prévoit sur ou dans la bague de court-circuit inférieure des passages radiaux débouchant vers l'extérieur, les tê-40 tes d'enroulements inférieures peuvent également recevoir l'huile 69 02184 4 2001153 à partir de l'élargissement précité. Ces passages radiaux peuvent se réaliser de "bien des manières. On peut par exemple prévoir dans la "bague des rainures recouvertes par une tôle ou par l'extrémité en forme de bride du cône. Il est possible en varian* 5 te de faire comporter des rainures à peu près radiales soit à une tôle de recouvrement, soit à la bride terminale du cône. Il s'est avéré avantageux dans bien des applications de réaliser la pompe sous forme double avec deux sorties séparées indépendantes l'une de l'autre et destinées aux courants d'huile 10 respectifs amenés d'une part contre la paroi de l'enveloppe, d'autre part sur les têtes d'enroulements. Grâce à cette disposition l'on peut régler de façon très indépendante les débits de ces deux courants. Suivant une forme d'exécution très simple, la pompe double est constituée par deux cônes creux concentriques 15 l'un à l'autre. Pour assurer l'écoulement sur la paroi de l'enveloppe d'un débit d'huile aussi grand que possible en vue du refroidissement il est recommandable de faire comporter à l'arbre vilebrequin au moins deux perçages s'ouvrant dans l'alésage de celui-ci pour dé-20 boucher sur sa face d'extrémité supérieure, ces perçages se trouvant à l'intérieur du profil du maneton ou excentrique de cet arbre, tandis que chaque perçage alimente en huile au plus un seul palier, par exemple le palier du maneton, et qu'au moins l'un de ces perçages traverse de bout en bout sans aucune dérivation. On 25 obtient ainsi une très faible résistance à l'écoulement jusqu'à la face supérieure de l'arbre vilebrequin, de sorte qu'il est possible de mettre en jeu des débits d'huile importants propres à être projetés contre la paroi de l'enveloppe. En vue d'améliorer le refroidissement des têtes d'enroule-30 ments inférieures, le support du moteur peut comporter une paroi réceptrice extérieure aux têtes supérieures, tandis qu'il est prévu entre cette paroi et le bord extérieur du stator des ouver' tures par lesquelles l'huile s'écoule vers les têtes inférieures On peut en outre agencer au voisinage du bord inférieur du sta-35 tor des délfecteurs propres à ramener l'huile en écoulement en direction des têtes inférieures précitées. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide de la description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels description et dessin sont, bien entendu, donnés sur-40 tout à titre indicatif. 69 02184 5 2001153 Fig. 1 est une coupe longitudinale d'une forme d'exécution de l'invention. j?ig. 2 est une coupe transversale du vilebrequin suivant le plan A-A de fig. 1. 5 3?ig. 3 est une coupe de la partie centrale du rotor suivant une variante. Fig. 4 montre en coupe longitudinale un autre genre de pompe double. En fig. 1 à l'intérieur d'une enveloppe 1 est monté de fa-10 çon élastique le support 2 du moteur d'un groupe moto-compresseur destiné à une machine frigorifique. Ce support 2 constitue un palier 3 pour l'arbre vilebrequin 4 du groupe, il supporte le stator 5 du moteur, il comporte dans la partie supérieure 6 un cylindre non visible sur le dessin, et enfin il réalise avec cet-15 te partie 6 et avec une pièce rapportée 7 une série de chambres 8 formant amortisseurs sonores. La pièce 7 est elle-même solidaire d'un second palier 9 propre à recevoir l'arbre 4 du groupe. Sur le maneton ou excentrique 10 est montée une tête de bielle 11. En outre l'arbre 4 porte le rotor 12 à cage d'écureuil. 20 Sur le haut de l'arbre 4 sont disposés un plateau d'extrémité 13 et une coupelle de projection 14 fixés en position par une vis axiale 15» Le rotor comporte d'autre part des bagues de court-circuit supérieure et inférieure, respectivement 16, 17 qui relient en-25 tre eux les barreaux rotoriques (non représentés sur le dessin), c'est-à-dire les barreaux conducteurs électriques qui avec les deux bagues métalliques 16 et 17, constituent la cage d'écureuil du rotor. Le stator comprend de son côté des têtes d'enroulements supérieures et inférieures 18 et 19« 30 L'arbre du moteur est percé d'un alésage borgne 20.débou chant en direction du bas. Cet alésage reçoit à force un tube 21 dont l'éxtrémité inférieure est contractée sous la forme d'un tronc de cône creux 22. De l'alésage 20 partent respectivement une perforation transversale 23 aboutissant au palier 3 et trois 35 perçages longitudinaux parallèles 24, 25 et 26 qui débouchent tous librement sur la face d'extrémité supérieure de l'arbre à l'intérieur de la coupelle 14. Une autre perforation transversale 27 (fig. 2) relie le perçage 24 au palier de la tête de bielle 11 ; de même du perçage 26 part une perforation transversale 40 28 qui aboutit au palier supérieur 9. Le perçage 25 ne comporte 69 02184 6 2001153 aucune dérivation jusqu'à son débouché supérieur. Sur le tube 21 est engagé un autre tube 29 qui est bloqué sur lui par le moyen de trois ou quatre nervures embouties telles que 30. Oe tube 29 comporte également à son extrémité infé-5 rieure un tronc de cône creux 31 qui s'ouvre un peu au-dessus du tronc de cône 22 précité. L'extrémité supérieure du tube 29 est épanouie et rabattUB sous la forme d'une bride 32 qui porte de façon étanche contre la bague de court-circuit inférieure 17* sauf en ce qui concerne quelques dépressions radiales 33. Entre 10 les deux tubes 21, 29, la bague 17» le rotor 12 et l'arbre 4 il est ménagé une chambre 34 d'où partent des canaux 35 qui traversent le rotor 12 en direction du haut. Ces canaux débouchent à leur extrémité supérieure entre le palier 3 et la bague de court-circuit 16, mais en des points décalés en direction de l'arrière 15 par rapport au sens de rotation du rotor. Le corps 2 est solidaire d'une paroi 36 qui vient entourer.les têtes d'enroulements supérieures 18, le bord inférieur de cette paroi comportant des ouvertures 37 de façon que l'huile qui arrive dans la chambre 38 délimitée par ladite paroi puisse s'écouler sur la périphérie du 20 stator. A l'extrémité inférieure de ce dernier il est prévu un dispositif collecteur et déflecteur 39 qui ramène l'huile en écoulement vers les têtes d1enroulements inférieures 19* Ce dispositif 39 peut être constitué par une bague en tôle bloquée en position sur le stator 5 à l'aide de quelques nervures embouties 25 en direction de l'intérieur. L'espace intérieur 40 de la pièce 7 est relié par des passages 41 avec la chambre 38 mentionnée plus haut, de manière que l'huile de graissage qui s'échappe des paliers puisse également s'écouler par cette chambre. Lorsque le groupe fonctionne le cône creux 22 aspire à la 30 façon habituelle une quantité d'huile suffisante à partir de la réserve inférieure ou bâche 42, pour alimenter de façon normale les points de lubrification des paliers et du cylindre. L'excès d'huile est refoulé en direction du haut à travers les trois perçages 24, 25, 26, pour arriver ainsi à la coupelle 14 à partir 35 de laquelle elle est projetée contre la paroi de l'enveloppe 1. Du fait de son écoulement sur la paroi précitée, l'huile qui revient ainsi à la bâche 42 se trouve fortement refroidie. Le second cône creux 31 refoule l'huile dans la chambre 34 par l'espace annulaire compris entre les tubes 21 et 29. De là 40 cette huile s'échappe en direction du haut par les canaux 35 69 02184 7 2001153 pour déborder par dessus la bague de court-circuit 16 et être ainsi protégée contre les têtes d'enroulements supérieures 18. Une autre fraction de l'huile s'échappe à l'extérieur par les dépressions 33 et est projetée contre les têtes d'enroulements 5 inférieures 19. L'huile projetée dans le haut à partir de la chambre 38 peut s'écouler vers le bas à travers l'entrefer ménagé entre le stator et le rotor, mais la plus grande partie est recueillie par la paroi 36 et est amenée par les ouvertures 37 sur la périphérie du stator 5 pour s'écouler le long de celle-ci 10 et être reprise par le dispositif 39 qui la ramène en outre sur les têtes d* enroulements inférieures 19. La résistance à l'écoulement entre le second dispositif de pompe et la face supérieure des canaux 35 peut être maintenue très faible, par exemple en choisissant un nombre suffisant de canaux de forte section ; d'au-15 tre part du fait de leur inclinaison vers l'arrière, ces canaux 35 contribuent eux-mêmes à assurer le refoulement de l'huile. L'on peut donc réaliser de cette manière l'amenée d'un très fort débit de cette huile sur les têtes d'enroulements supérieures 19. On peut ainsi évacuer une grande quantité de chaleur, sans que 20 l'huile subisse de ce fait me élévation de température exagérée. Il est à noter qu'en utilisant une pompe à refoulement positif, on pourrait amener aux têtes d'enroulements un débit d'huile de cet ordre de grandeur, même à 1'encontre de résistances à l'écoulement un peu plus élevées. 25 Dans le cas, pris à titre d'exemple, d'un groupe d'un tiers de cheval, comportant une cylindrée de 12 cm3, la pompe intérieure, c'est-à-dire le cône 22, refoule quarante-huit litres par heure dont environ douze sont utilisés pour le graissage, tandis qu'environ trente-six s'écoulent contre la paroi de l'enveloppe 30 pour assurer le refroidissement. La pompe extérieure, donc le cône 31» refoule au contraire environ quatre-vingt litres d'huile par heure, et cela essentiellement du fait du plus grand diamètre affectif de ce cône# Dans une autre forme d'exécution représentée en fig. 3, on a 2? poinçonné dans la périphérie intérieure du rotor 12 des rainures 4-3 que l'arbre 4 vient recouvrir. On obtient également ainsi des canaux 44 susceptibles d'amener l'huile aux têtes d'enroulements supérieures. Dans la variante de fig. 4 on a prévu une pompe centrifuge MO unique dans laquelle la division de l'huile en deux courants - 69 02184 8 2001153 ne s'effectue qu'au niveau de la face inférieure du rotor. A cet effet l'on utilise un tube 45 pourvu d'un cône inférieur 46 et auquel on fait comporter une dilatation 4 7 qui vient buter contre la bague de court-circuit inférieure 17. Des perforations 48 pré-5 vues sur la périphérie de la partie dilatée 4 7 permettent à une fraction de l'huile de pénétrer à l'intérieur d'une chambre 49 d'où elle parvient aux canaux 35 du rotor. Comme la partie dilatée 47 provoque un appel d'huile supplémentaire, le courant de celle-ci qui est dérivé par les perforations 48 peut être main-10 tenu à un débit plus fort que celui qui s'élève dans l'alésage 20. Comme il va de soi, et comme il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécialement indiqué^ 15 elle en embrasse au contraire toutes les variantes. 69 02184 9 2001153 REVENDICATIONS 1. Groupe moto-compresseur hermétique, plus particulièrement pour petite machine frigorifique, du genre dans lequel une pompe refoule l'huile de graissage et de refroidissement à partir d'une 5 réserve ou bâche, cette huile s'écoulant d'une part contre la paroi de l'enveloppe du groupe et d'autre part contre les têtes d' enroulements pour revenir à la bâche, caractérisé en ce que la plus grande partie du courant d'huile destiné aux têtes d'enroulements leur est amenée directement à partir de la pompe, c'est-10 à-dire sans avoir rempli aucun rôle intermédiaire. 2. Groupe suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le courant d'huile continuellement amené aux têtes d'enroulements est suffisant pour assurer à lui seul le refroidissement nécessaire 15 3. Groupe suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le débit total de l'huile mise en circulation s'élève à au moins 180 litres par cheval et par heure. 4. Groupe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le courant d'huile destiné aux têtes d'en- 20 roulements leur est amené par des canaux extérieurs à l'alésage de l'arbre du groupe. 5. Groupe suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le courant d'huile destiné aux têtes d'enroulements leur est amené par des canaux qui traversent le rotor. 25 6. Groupe suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les canaux qui traversent le rotor débouchent dans le haut entre la face de ce rotor et la bague supérieure de court-circuit des barreaux rotoriques. 7. Groupe suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, 30 caractérisé en ce que les canaux sont orientés obliquement de haut en bas en direction de l'arrière par rapport au sens de rotation. 8. Groupe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'à l'extrémité inférieure de l'arbre il est 35 prévu une pompe centrifuge de type connu dont le diamètre dépasse celui de l'arbre, au moins sur une partie de la longueur de cette pompe. 9. Groupe suivant les revendications 4 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte un cône creux disposé au voisinage de la face in- 40 férieure du rotor, ce cône présentant une dilatation périphérique 69 02184 10 2001153 qui dépasse le diamètre de l'arbre du groupe, tandis que la chambre délimitée par cette dilatation communique avec les canaux prévus extérieurement à l'alésage de cet arbre. 10. Groupe ^suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, 5 caractérisé en ce que la dilatation du cône creux porte de façon étanche contre la bague de court-circuit inférieure du rotor. 11. Groupe suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte des passages orientés à peu près radialement pour déboucher vers l'extérieur, ces passages étant creusés dans ou sur la 10 bague de court-circuit inférieure. 12. Groupe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la pompe est réalisée sous forme double avec deux sorties séparées l'une de l'autre et correspondant aux courants d'huile respectivement destinés d'une part à être projeté 15 contre l'enveloppe, d'autre part à passer sur les têtes d'enroulements. 13. Groupe suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la pompe double est établie par le moyen de deux cônes creux concentriques l'un à l'autre. 20 14. Groupe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que son arbre vilebrequin comporte au moins deux perçages s'ouvrant dans l'alésage de cet arbre pour déboucher sur sa face d'extrémité supérieure, ces perçages se trouvant à l'intérieur du profil du maneton ou excentrique de l'arbre, tandis que 25 chaque perçage alimente en huile au plus un seul palier, par exemple le palier du maneton, et qu'au moins l'un de ces perçages traverse de bout en bout sans aucune dérivation. 15. Groupe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que le support du moteur comporte une paroi ré- 30 ceptrice extérieure aux têtes d'enroulements supérieures, tandis qu'entre cette paroi et le bord extérieur du stator il est prévu des ouvertures par lesquelles l'huile peut s'écouler vers les têtes d'enroulements inférieures. 16. Groupe suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'il 35 comporte au voisinage du bord inférieur du stator des dispositifs déflecteurs propres à ramener l'huile en écoulement vers les têtes d'enroulements inférieures.