Brevet FR2121252A1 — publié le 19720818

Un type bien connu de compresseur rotatif comporte un bloc présentant un alésage et une paire de plaques d'extrémités définissant une chambre de compression cylindrique, un rotor monté excentriquement à l'intérieur de cette chambre de compression et une palette coulissante montée dans la paroi de la chambre et destinée à se déplacer radialement et à s'appliquer sur le pourtour du rotor pour subdiviser la chambre en un côté à haute pression et un côté à basse pression. Au cours du fonctionnement d'un tel compresseur, la rotation du rotor dans un premier sens ou sens direct aspire du fluide, à travers une ouverture d'entrée du fluide, à l'intérieur du côté à basse pression de la chambre, et refoule le fluide comprimé à travers une ouverture de sortie ou de refoulement qui est raccordée au côté à haute pression de la chambre du côté de la palette qui est opposé au côté à basse pressicn de la chambre. Lorsqu'un tel compresseur fonctionne d'une manière intermittente,comme par exemple lorsqu'il fait partie d'un système frigorifique hermétique, des moyens à soupape doivent être mis en oeuvre pour éviter l'écoulement inverse ou vers l'extérieur du fluide réfrigérant à travers l'ouverture d'entrée du fluide, du fait que,notamment, un tel écoulement inverse risquerait de provo quer la rotation en sens contraire du rotor et par conséquent d'entraîner la destruction des paliers de l'arbre d'entraInement du rotor qui sont conçus pour une rotation dans le sens direct du rotor. L'invention a pour but, particulièrement, de mettre en oeuvre des moyens à soupape d'entre perfectionnés pour un com?res- seur rotatif du type décrit ci-dessus, qui se ferment dans le minimum de temps après l'arrêt de l'écoulement de fluide vers l'inté- rieur, afin de réduire ainsi aULminimum la rotation inverse,mentionnée cidessus et particulièrement indésirable, de. l'arbre d'entraînement du rotor et la détérioration de ses paliers, et de faire en sorte que les susdits moyens soient de construction plus simple et meilleur marché que les moyens à soupape antérieurement connus. L'invention procure un compresseur rotatif du type comportant une chambre de compression-cylindrique contenant un rotor, ce compresseur étant muni de moyens à soupape nouveaux, du type à bille pour l'ouverture d'entre de fluide. Les moyens à soupape conformes à l'invention comporent essentiellement une bille mobile montée à l'intérieur d'une cavité d'entrée de fluide qui est raccordée, pour le passage du fluide, à la chambre de compression du compresseur et à l'ouverture d'entrée de fluide. Cette bille a une dimension et une masse telles que, d'une part, en l'absence d'écoulement d'entrée de fluide vers l'intérieur de la cavité d'entrée de fluide à travers l'ouverture d'entrée, elle se déplace vers le bas par gravité pour obturer d'une manière étanche, l'ouverture d'entrée, et d'autre part, sous l'action de l'écoulement d'entrée du fluide,elle se déplace vers le haut, pour ouvrir l'ouverture d'entrée, et se trouvera ainsi suspendue à l'intérieur de la cavité, en ne touchant ni le fond ni le sommet de celle-ci. L'invention est expliquée plus en détail ci-après, à l'aide d'un ce ses modes de réalisati=on, pris à titre illustratif mais nullement limitatif en se référant aux dessins annexés dans lesquels -La figure 1 est une vue fragmentaire, en élévation, partiellement en coupe, d'un compresseur hermétique à fluide conforme à l'invention, -la figure 2 est une vue en coupe fragmentaire, à plus grande échelle, suivant la ligne 2-2 de la figure 1; -la figure 3 est une vue en coupe fragmentaire suivant la ligne 3-3 de la figure 2; -1 figure 4 est une vue détaillée, en élévation de droite, des doyens de retenue de la bille utilisée dans l'invention et -la figure 5 est une vue schématique d'un système de réfrigiration comportant un compreSSeur conforme à l'invention. En se repcrLnt maintenq=t aux dessins, plus particulièrement aux fiqures 1 et 2 de ces dessins, on voit un carter 1 de compresseur hermétique de fluide, dans lequel est disposé un compresseur rotatif de fluide 2 qui est accouplé par un arbre d'entraînement creux 3 à un moteur électrique 4. Le compresseur 2 compot un élément à paroi cylindrique ou bloc 5 présentant une paroi intérieure cylindrique délimitant un alésage vertical 6 qui, en combinaison avec des éléments en forme de claques d'extrémités supérieure 8 et inférieure 9 recouvrant respectivement les extrémités supérieure et inférieure du bloc 5, définit une chambre de compare; n cylindrique 10 contenant un rotor 11. Ce rotor Il est entre r@în é par un excentrique 12 porté par l'arbre d'entraînement 3. Une F ette coulissante 14 est montée à l'intérieur d'une fente radiale 15 qui s'étend à travers la paroi cylindrique 6 de la cha - de compression 10 et dont l'arê- te interne est pousée radialement, de maniére à être en contact constant avec le pourtour du rotor, par des moyens élastiques tels qu'un ressort 16 disposé entre son arrête externe et le fond de la fente radiale 18. Cette palette 14 subdivise 1@ chambre de compres sion en un côté à basse pression @ et un côté á haute pression 18. Ainsi qu'on le voit mieux sur la figure 1, l'arbre d'entraînement du rotor @ est monté en tourne dans des moyens à paliers qui comportent un palier inférieur d'arbre 9 B monté dans la plaque d'extrémité inférieure 9 est un palier supérieur d'arbre 8B monté dans la plaque d'extrémité supérieure 8. Un tel compresseur hermétique 2 convient particluièrement pour être raccordé à un système frigorique tel que celui représenté sur la figure 5 et pour y fonctionner d'une manière intermittente, le moteur 4 étant périodiquement alimenté pour faire tourner l'arbre d'entraînement 3 et par conséquent le rotor 11 dans un premier sens ou sens direct (sens contraire des aiguilles d'une montre indiqué par la flèche 11A dans la figure 2) de maniére à entraîner du fluide réfrigérant à basse pression ou gazeux,provenant d'un évaporateur 19, à travers une canalisation d'aspiration 20, et pour refouler du fluie réfrigérant à haute pression á travers une canalisation de refoulement 21 en direction d'un condensa teur 22. Plus précisément le fluide réfrigérant à basse pression est amené côté à basse pression 17 de la chambre de compression 10 à travers une ouverture d'entrée 20, @@posée dans l'ensemble verticalement, qui comporte une ouverture d'entrée @@ @rement dit ménagée à travers la plaque d'extrémité inférieure et est raccor dée á l'extrémité de sortie de la @@@@@ tion d'aspiration 20 qui s'étend vers lintérieur à travers le carter 1, tandis que le fluide réfrigérant à haute presion est refoulé la côté à haute pression 18 de la chambre de compression 10, à travers une paire de pièces 24 servant de soupapes á ressort @ @@me, dans une cavité de refoulement de liquide 25 et de l@dans la sortie supérieure intérieure du carter 1 et dans la canalis tion @ refoulement @1 a travers un passage 26 ménagé dans @@@qu d'extrémit#e suprieure 8. Lorsqu'un compresseur rotatif, tel que le compresseur 2, est soumis a un fonctionnement intermittent tel que celui cité @@ dessus, le fluide comprimé, qui est emprisonné á l'interieur du côté à haute pression 18 de la chambre de compression @ entre le orifices de refoulement 24 à soupape à ressort et le rotor @@,pour @@ @@ @@ @@ @ @ @@ @ @ @@ @@@ @@ @ @@tilles t@ @n@re s@@ @@ @@ @ le @@@ @@ @ @ @ @ @ @ s'échapent pars le côté @s @@r @sion @@ @ @ @@ @ compression @@ @ franchie @@i @tion l'ex terieur @@ @ @ d'entrée @@ du compresseur. Un tell ro@@ @@ rs inverse @ rotor 11 peut entraîner la destruction des @liste 8B et 9B de l'arbre du rotor, qui sont conçus pour tra vailler @ @ le @rs de rotation direct (sans inverse des aigu@@ les d@@ monter sur la figure @@ du rotor @@. Les @@ gits occasionnées aux paliers 8B et 9B de l'arbre @our par une telle rotation en sens inverse de l'arbre d'entraî- nement du rotor @ peuvent être considerablement agir ves par les @@es moment @@es les réseaux électriques, dans le@@@ell @e remis par l'arbre du moteur 4 lors du rétablissement du réseau électrique, entraîne fréquement la poursuite, sous l'action du moteur, @@l rotation inverse indésirable du roteur 11 et de son arbre d'entraînement 3 qui a été provoquée initialement par l'écoulement inverse décrit ci-dessus du fluide vers l'extérieur à travers l'ouverture d'entrée du compresseur @ @rs de la période de charge de réseau d'alimentation. L'invention a particulièrement pour but de prévoir des moyens à soupape d'entrée perfectionnés,décisionés dans leur ensem ble par @@ @ @ un compresseur rotatif du type précité, tel que @@@ @ueur @ qui obturent d'une manière @@@he l'ouverture @@@ t@ @ i@n compresseur dans le miniumu a temps d'arrêt @és @ @ @ vers l'intérieur de fluide @ tro@@@ l'ouverture @@@tr compresseur de @@@re é@@@ @@ r @@ @ @ signalée @ @@ @@ @ @@@@@@ @ @@ @@ 11 et la détermination @@@ @ e B @@ @ s@ t de construction plus @@ole @@@ eur par soupapes anterieures @@ @@ @ selon @@ presseur @ l'en @r aroi cylindrique @ immédiat de cette paroi @@ @@. Cette cavité d'entrée age du fluide, entre le @ @ @ @ et l'ouverture d'entrée @@ , @on extrémité inférieure ou d'entrée étant de préférence alignée verticalement au dessus de l'ouverture traversant la plaque d'extrémité inférieure 9, qui forme l'ouverture d'entrée 23 du compresseur et sa paroi intérieure (radialement)étant coupée par un passage radial de sortie 32 donnant dans une secticn de l'alésage 6 qui fait partie du côté à bas ne pression 17 de la chambre de compression 10 du compresseur. Les susdits moyens à soupape d'entrée 3C comportent en outre une bille sphérique 33, mobile, montée à l'intérieur de la cavité d'entrée de fluide 31. Selon une caractéristique particulière de l'invention, cette bille 33 est d'une dimension et d'une masse telles que, d'une part, en l'absence d'écoulement de fluide, à travers l'ouverture d'entrée 23 du compresseur, à l'intérieur de la cavité d'entrée de fluide 31, la bille 33 se déplacera vers le bas par gravité pour obturer d'une manière étanche l'ouverture d'entrée 23 ( figure 3, partie ombrée) et, d'autre part, sous l'action de l'écoulement du fluide, elle se déplace vers le haut pour ouvrir l'ouverture d'entrée 23 et se trouver suspendue, par cet écoulement d'entrée de fluide, à l'intérieur de la cavité d'entrée de fluide 31, en ne touchant ni le fond ni le sommet de celle-ci (figure 3). Bien que invention ne soit pas limitée à de telles dimensions particulières, on a obtenu de bons résultats en utilisant une bille d'acier de 15,9 tm de diamètre pour un compresseur débitant environ 140 litres/minute de fluide réfrigérant gazeux d'une pression d'entrée de 4,84 kg/cm environ à une pression de sortie de 21 kg/cm environ. Sel on une autre caractéristique encore de l'invention, des moyens sont prévus pour empêcher la bille 33 de pénétrer à l'intérieur de la chambre de compresÉon 10. Comme on le voit sur les figures 2 et 3, et plus particulièrement sur la figure 4, ces moyens de retenue comportent une plaque de retenue 34 agencée de manière être introduite d'une manière amovible, dans le passage radial de sortie 32 entre la cavité entrée de fluide 31 et le côté à basse pression 17 de la chambre de compression. De préférence, ainsi qu'on le voit mieux sur &num;$ figures 2 à 4, cette piaque de retenue 34 est percée par une ouverture allongée 35,analogue à une anche, à travers laquelle le fi ide peut passer entre la cavité d'entrée de fluide 31 et la chambre de compression 10 du compresseur. La surface périphérique 36 de cette ouverture 35, qui est située en regard de la cavité entrée de fluide 31, est chanfreinée et fournit une surface de guidage pour la bille mobile 33 (fi gure 3). selon une autre caractéristique encore de l'invention, l'ouverture de la plaque d'extrémité inférieure 9 qui constitue l'ouverture d'entrée 23 du compresseur est de préférence munie de moyens constituant un siège de soupape 37 et destinés à rece voir la partie inférieure de la bille 33 avec laquelle ils sont en contact étanche, en l'absence d'écoulement vers l'intérieur de fluide à travers l'ouverture d'entrée 23 du compresseur, en direc tion de la cavité d'entrée de fluide 31. Le mode de réalisation, représenté ici, de moyens constituant un siège de soupape 37 (plus visibles sur la figure 3) comporte une douille d'acier 38, munie d'un épaulement, dont l'extrémité inférieure est pressée à l'intérieur de l'extrémité supérieure ou de sortie, munie d'un écoulement, de la canalisation d'aspiration 20 de fluide réfrigé rant pour emprisonner cette canalisation entre la douille et les parois latérales verticales de l'ouverture de la plaque d'extrémi té inférieure 9 qui forme l'ouverture d'entrée 23 du compresseur. L'extrémité supérieure de la douille 38 est naturellement munie d'une arête périphérique intérieure concave 39 qui est usinée avec soin de manière à recevoir la partie inférieure de la bille 33, qui est en contact étanche avec celle-ci, en l'absence(figure 3 partie ombrée) d'écoulement de fluide vers l'intérieur à travers l'alésage de la douille 38 et g l'intérieur de la cavité d'entrée de fluide 31. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui onté été plus spéciale ment envisagées; elle en embrasse, au contraire, toutes les varian tes. -REVENDICATIONS1.- Compresseur rotatif comportant une chambre de compression cylindrique creuse contenant un rotor et presentant une cavité d'entrée de fluide, raccordée, pour le passage de fluide, à cette chambre et ayant une ouverture d'entrée de fluide disposée dans l'ensemble verticalement, et des moyens : soupape, caractérsé en ce que ces moyens à soupape,comportent une bille mobile montrée à l'intérieur de cette cavité, cette bille étant de dimension et de masse telles que, d'une part, en l'absence d'écoulement de flui de vers l'intérieur à travers l'ouverture d'entrée, en direction de cette cavité, elle se déplace vers le bas, par gravité, pour obturer d'une manière étanche l'ouverture d'entrée, et d'autre part, sous l'action de l'écoulement de fluide vers l'intérieur, ladite bille se déplace vers le haut et soit suspendue ainsi l'intérieur de la cavité, en ne touchant ni le fond ni le sommet de celle-ci. 2.- Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite cavité fait partie intégrante de la chambre. 3.- Compresseur selon la revendication et caractérisé en ce que la susdite cavité est décalée radialement par rapport @@ chambre. 4.- Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de renetue pour empêcher la bille de penétrer à l'intérieur de la chambre. 5.- Compresseur selon la revendication @@@tir er @ l'ouverture d'entrée de fluide de la cy@ est munie moyens constituant un siège de soupape et destinés recevoir ille. 6.- Compresseur selon la revendication @ @t t @ qu'il comporte une plaque d'extrémité @@ @a @@ de la chambre et a la cavité et que '@ er @r @@ fi @i d est @ @@@ r une ouverture @@ @ @ d'entr@@ @ selon la re @ lée radiale @ @@@ selon la revendication @r rte e tre des moyens d@ @@ @@ @étrer l'intérieur de la @@@ 9.- Copresseur selon la revendication @ @ @ @ que l'ouverture d'entrée de fluide @@ moyen constituant un siège de soupape et @in @ @@ 10.- Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque d'extrémité qui forme la paroi inférieure de la chambre et de la cavité et que l'ouverture d'entrée de fluide est constituée par une ouverture menagée à tarvers cette plaque d'extrémité.