Brevet FR2121887A1 — publié le 19720825

La présente invention concerne un groupe compresseur pour installations frigorifiques, qui comprend un compresseur- actionné par un moteur électrique dont l'arbre porte à une extrémité un ventilateur de refroidissement et à l'extrémité opposée un tourillon excentrique. 5 Ce groupe compresseur est adapté poux- des installations frigorifiques de petite puissance, comme celle des embarcations, remorques habitables (dites caravanes), etc. Les installations frigorifiques des types précités sont soumises à des limitations par suite de l'étroitesse et des irrégularités 10 de l'espace disponible, et de le. faible énergie utilisable. Une- autre limitation tient à la sensibilité de ces installations à l'égard des variations de position, c'est-à-dire à l'égard de l'assiette du véhicule dans lequel elles sont montées. L'objectif principal de la présente invention consiste à réa-15 liser un groupe compresseur pour installations frigorifiques de petite ou moyenne puissance, particulièrement adapté pou-" être employé sur de petits engins porteurs* par exemple bateaux, caravanes et véhicules automobiles, et évitant les inconvénients des groupes compresseurs destinés au même emploi, c'est-à-dire ayant un rendement élevé et pouvant fonction-20 ner dans une position quelconque. L'objectif précité est atteint par un groupe compresseur comprenant un compresseur actionné par un moteur électrique dont l'arbre porte à une extrémité un ventilateur de refroidissement et à l'extrémité opposée un tourillon excentrique, ce groupe étant caractérisé en ce que 25 le compresseur comprend un corps creux solidaire du moteur électrique et contenant le tourillon excentrique, au moins un cylindre aménagé dans le corps creux et dont l'axe est perpendiculaire à l'arbre du moteur é-lectrique, au moins un piston guidé dans ce cylindre, soumis à l'action du tourillon excentrique et dont la surface activp est bombée à la façon 30 d'une calotte s-pfririque, uie plaque ncr.tée de façon à fermer ce cylindre et comportant une dépression en forme de calotte sphérique dont le rayon de courbure est à peu près égal à celui de la surface active du piston, line soupape c! ' aspiration et une aoupape de refoulement installées sur ladite p!*?aue, une membrane en matière élastique dont le bord périphérique 35 est &33.-3jé entra iulit.^ flaque sù ledit cylindre de façon & se trouver un plan à peu près tangent à la surface active du piston, la soupape d'aspiration et la soupape de refoulement pouvant faire communiquer ladite :'épreeciot. avoo le collecteur d'admission et le collecteur de refoulement du circuit réfrigérant. 40 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront 72 01817 2 2121887 mieux compris à la lecture de ]a description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé, qui représente une coupe longitudinale d'un groupe compresseur conforma à la présente invention. On voit sur la figure l'ensemble 1 du compresseur proprement dit et le moteur électrique 2 qui l'actionne. Le moteur électrique 2 comprend une carcasse 3 qui contient le stator et qui est fermée par lo 'bouclier arrière 6 et le "bouclier avant ?• Le "bouclier 7 constitue également le bâti du compresseur 1. Le bouclier arrière 6 porte une série d'ailettes radiales 8 qui partent du support arrière 9 de l'arbre moteur 10. Dans le support arrière 9 est aménagé un siège 11 dans lequel se trouve un palier 12 qui est fixé sur l'extrémité arrière 13 de l'arbre précité 10. L'arbre moteur 10 sort du bouclier 6, et porte dans sa partie extérieure un ventilateur 14 servant à la circulation de l'air et dont on décrira plus complètement le fonctionnement plus loin. La partie de l'arbre moteur qui est intérieure à la carcasse 3 porte une bague 15 qui est une bague de butée et qui est interposée entre le palier précité 11 et le collecteur 16 du moteur. Ce dernier est calé sur une partie 17 de l'arbre 10, sur laquelle sont pratiquées des incisions 18. Un groupe porte-balais 20 est fixé dans le bouclier arrière 6 par un dispositif à vis 19, de façon à se trouver en face du collecteur 16. La partie centrale 21 de l'arbre 10, dans laquelle sont pratiquées des incisions parallèles 22, porte le bloc rotorique 23 et ses enroulements 24 qui sont connectés aux lamelles correspondantes du collecteur 16. Immédiatement après la partie centrale 21, l'arbre 10 comporte un renflement annulaire sur lequel appuie d'une façon étanche la lèvre d'une garniture d'arrêt d'huile 25, et une zone 26 dans laquelle se trouve le palier 27 retenu par une bague élastique 28. Le palier 27 et le pare-huile 25 sont logés dans un siège 29 du bouclier avant 7 accouplé avec la carcasse du moteur par une série de tirants à vis 30 qui fixent également le bouclier arrière 6. Sur le côté du bouclier avant 1'arbre moteur 10 se termine par un tourillon 31 qui est excentré et qui passe dans un palier à roulement 32 retenu par une bague élastique 33« Le palier 32 est logé dans une cavité 34 qui constitue l'intérieur du bâti du compresseur 1 et qui est délimitée par un corps tabulaire 35 sortant axialement du bouclier 7 72 01817 3 2121887 et par un couvercle 36 assemblé avec le corps tubulaire 35 par un dispositif à vis 37, avec interposition d'une garniture toroîdale 38. Le corps tabulaire 35 ainsi que 1° couvercle 36 portent tous deux des ailettes, respectivement 39 et 40. 5 Le corps tubulaire 35 comporte un cylindre 41 formant une cavité cylindrique 42 dont l'axe est perpendiculaire à celui de l'arbre 10. Une pièce 43 dans laquelle est aménagé un siège 44 est solidaire du corps tubulaire 35 et concentrique au cylindre 4-1 • Le siège 44 contient une douille 45 en une matière anti-fric— 10 tion; le passage intérieur de cette douille est coaxial à la cavité cylindrique 42, et son axe est perpendiculaire à celui de l'arbre 10. Le passage intérieur ûe la douille 45 sert de guidage à une tige 46 qui s'appuie on bas sur le palier 32 et porte une plaquette 47« La plaquette 47 porte un revêtement 48 dont le pourtour se déplace suivant 15 la surface de la cavité cylindrique 42. Le revêtement 48 est de préférence en une matière plastique, pour réduire l'importance des masses mobiles; il est fixé sur la plaquette 47 par encastrement d'une tige centrale 49 introduite dans un trou percé axialement dans la tige 46 et par un autre encastrement formé par une saille 50 du revêtement 48 qui pénètre dans une oq gorge périphérique de la plaquette 47. Comme 011 le verra clairement plus loin, l'élément décrit ci-dessus, et constitué par l'accouplement entre la plaquette 47 et le revêtement 48, forme un système de pompage du compresseur. Le revêtement 48 a une surface bombée en forme de calotte 25 sphérique, sur laquelle sont pratiquées des incisions radiales 51 qui se terminent sur le pourtour. Vers l'extrémité de ces incisions, des trous 52 font communiquer la chambre 53 située sur la partie bombée avec la chambre arrière 42 qui communique librement avec l'intérieur de la cavité 34 à travers une large ouverture 54» 30 3n haut du cylindre 41, concentriquement à la cavité 42, on prévoit un siège 55 constitué par deux pièces 55a et 55*>, dont la première se trouve dans un plan tancent au sommet du revêtement 48 du piston quand celui-ci se trouve au point mort inférieur. Des cannelures concentriques sont pratiquées dans la- pièce 3e) 55^, et des cannelures analogues sont pratiquées sur une plaque porte-soupape 56 qui repose sur la pièce 55b et ferme le cylindre 41. Une membrane 58 en matière élastique, sur laquelle agit le piston 46, 48, est tenue entre la pièce 55a et la plaque 56. On prévoit dans la plaque 56 une dépression 57 sn forme de ca-40 lotte sphérique qui, compte-tenu de l'épaisseur de la membrane 58, est com 72 01817 4 2121887 plémentaire de la forme "bombée du revêtement 48» "n outre la plaque 56 porte la soupape d'aspiration 59 et la soupape de rsfoulenient 60. La soupape d'aspiration 59 est constituée par un obturateur en forme de cham-pi,rnon dont la tige porte des gcrges 61 pour le passade du fluide et 5 une extrémité conique se terminant par un r^nflenent retenu par un petit ressort hélicoïdal conique 62 servant de rappel à 1'obturateur 59» La soupape 6C- est constituée au contraire par une lamelle qui bouche le passage 63 du fluide, et dont la levée est limitée par une butée 64 en forme de S, liée à la lamelle 60 par une vis 65. 10 Les soupapes 59 et 60 commandent le passage du fluide entre la dépression sphérique 57 et les collecteurs 66 et 67 formés par la surface supérieure de la plaque 56 et par les cavités aménagées dans une tête 68 fixée au cylindre 41 par des boulons 69 qui bloquent également la plaque 56. 15 Entre la plaque 56 et la tête 68, on prévoit des garnitures mutuellement coaxiales 70 et 71, qui maintiennent une séparation entre le collecteur d'aspiration 66 et le collecteur de refoulement 67, tandis ou'entre la tête 68 et le cylindre 41 on prévoit une autre garniture 72. Entre le collecteur de refoulement 67 et le collecteur d'aspi-20 ration 66 débouchent des ouvertures dans lesquelles pénètrent les tubes 73 et 74 reliant le compresseur 1 respectivement avec l'entrée du condenseur 77 st avec la sortie de 1'évaporateur non représenté. Le ventilateur 14 est logé dans une enveloppe de guidage d'air 75 qui, par l'intermédiaire d'organes-supports non visibles sur les figu-25 res, est fixé au moteur électrique 2. L'enveloppe 75 est conformée de façon à entraîner axialement l'air poussé par le ventilateur 14, afin que cet air baigne toutes les surfaces du groupe compresseur. L'enveloppe 75 forme en outre un collecteur 76 constitué par une sorte de gorge dont la sortie est formée par 30 un élargissement net 77 du déflecteur, cette gorge étant disposée de façon à orienter une partie de l'écoulement d'air à sa sortie contre la tête 68. L'enveloppe 75 forme aussi un support du condenseur 78, si bien que celui-ci se trouve le long du flux d'aspiration du ventilateur 35 14« Le tube 73 qui provient du collecteur de refoulement 67 se termine à l'entrée 79 du condenseur 78. Le compresseur qu'on vient de décrire fonctionne de la façon suivante. Q.uand on met en marche le moteur 2, l'excentricité du tou-40 rillon 31 imprime au piston 46-48 un mouvement rectiligne alternatif bad original 72 01817 5 2121887 et à la membrane 58 un mouvement de flexion alternatif, ce qui fait passer le fluide de la sortie de 1'évaporateur à l'entrée du condenseur. Toutefois, bien que le fonctionnement soit à peu près le fonctionnement classique, le groupe compresseur décrit possède certain? avan-5 tages remarquables. 3n effet, grâce à la conformation particulière du piston 46-48, on obtient un rendement volumétrique élevé qui tient à ce que les espaces morts sont en principe réduits jusqu'à comporter seulement -le passage de sortie 63 du fluide comprimé, étant donné que la membrane 58, commandée par le piston 46—48 épouse parfaitement la forme de 1C la dépression 57 de la plaque 56, dépression constituant la chambre de compression. Le rendement volumétrique élevé résulte également de la grande surface de la soupape d'aspiration 59, grâce à quoi cette soupape peut s'ouvrir sous des dépressions très faibles, et, avec une levée très ré-15 duite, produire un passage de grande section. La particularité précédente, c'est-à-dire l'existence d'espaces morts extrêmement réduits, est d'une importance essentielle dan^s les groupes compresseurs qui, comme dans le cas considéré, ont une cylindrée assez faible. D'autre part, grâce au groupe compresseur considéré ici, on 2C peut admettre des surcharges même importantes, résultant par exemple d'une aspiration de liquide, grâce au fait que la membrane 58 est parfaitement supportée par le revêtement 48. Il faut encore noter la possibilité d'obtenir un graissage parfait de toutes les pièces mobiles. On peut en particulier maintenir 25 un voile fluide entre la membrane 58 et le revêtement 48, puisque le lubrifiant introduit dans la cavité 34 peut pénétrer dans le compartiment 53 à travers le passage 52. Ce voile d'huile ne provoque pas des contrecoups, et , par son interposition entre le revêtement 48 et la membrane 58, ne réduit pas les variations de flexion de cette membrane, parce eue 30 les incisions 51 procurent une voie de reflux au lubrifiant. On fait observer que le retour du piston est produit non seulement par l'action élastique de la membrane 58 mais aussi par la pression du fluide dans le collecteur d'aspiration -6, grâce à quoi il n'est pas nécessaire ne relier la tige 46 au tourillon 31. 35 II est important de noter uue, dans le compresseur décrit, il existe une séparation parfaite entre lo oir-crit du fluide réfrigérant et le circuit de graissage, grâce à la membrane 58; il est donc possible d'orienter le compresseur d'une façon quelconque dans l'espace sans compromettre son fonctionnement. 40 Suivant une variante de la pi'ésente invention, on prévoit '".eux 72 01817 6 2121887 pistons opposés actionnés par le même tourillon excentrique 31 de façon que, quc-nd l'un d'eux est en phase de compression, l'autre est en phase d'aspiration et inversement. 72 01817 7 2121887 -- I X -/ — X' L i. -D 1. Groupe compresseur pour installations fri^cj. inique s, comprenant un coj.. .rasseur actionné par un moteur électrique dont l'arbre j-oi-^e à une extrémité un vertilatour de refroidi r.sernent et à l'extrémité opuosée un 5 tourillon escentricue, ce ^Toupe étant ou^aotisrise en ce . 'io le compresseur comprend un cor us ci-eux solidaire du moteur électrique et contenant le tourillon excentrique, au moins un cylirdre aménagé dans le corps oreur 9t dont l'axe est perpendiculaire à l'arbre du moteur électrique, au moins un piston guidé dans ce cylindre, soumis à l'action du tourillon 10 excentrique et dont la surface active est bombée à le ^açon d'une calo+te sphérique, une plaque montée de façon à fermer ce cylindre et comportant une dépression en forme de calotte sphérique dont le rayon de courbure est à peu près éjal à celui de la surface active du piston, une soupape d'aspiration et une soupape le refoulmert installées sur ladite plaque, 15 une membrane en matière élastique dont le "bord périphérique est serré entre ladite plaque et ledit cylindre de façon à se trouver dans un plan à peu près tangent à la surface active du piston, la soupape d'aspiration et la soupape de refoulement pouvant faire commun!~uer ladite dépression avec le collecteur d'admission et le collecteur de refoulement du circuit 20 réfrigérant. 2. Groupe compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston porte une tire -guidée dans un siège coaxial au cylindre et dont une extrémité attaque le tourillon excentrique, tandis que l'extrémité onposée porte une plaquette sur laquelle est appliqué un revêtement «n 25 une matière plastique, bombé en forme de calotte sphérique, ce revêtement portant sur sa surface bombée des incisions radiales et sur le pourtour, dan^ la région de ces incisions, des trous traversants axiaux. 3. Groupe compresseur selon la revendication 1 et ?, caractérisé er ce que la soupape d'aspiration est constituée par un obturateur en foime de cham- 30 pignon dont la tige porte des gorges pour le passage du fluide, avec une extrémité conique se terminant par un renflement qui retient un petit ressort hélicoïdal conique servant de rappel pour l'obturateur, et que la soupape de cefoulemer+ "sst constituée par une lamelle qui intercepte un passade du fluide et dont la levée est limite par une butée. bad original^