Brevet FR2200447A1 — publié le 19740419

La présente invention concerne un compresseur rotatif à palettes coulissantes dans lequel de huile est refoulée sous pression dans des espaces situés derrière le fond de chaque palette pour maintenir celles-ci en engagement serré avec la paroi cylindrique de la chambre de compression. On pensait à l'origine que l'usure des bouts de palette serait plus prononcée aux vitesses élevées; mais il y a d'autres conditions qui, dans le bas de la gamme des vitesses, provoquent aussi l'usure des bouts de palette. par exemple en marche à vide, sous les hautes pressions de taste de condenseur, la pression d'huile sous les palettes est extrmement élevée. La pompe à huile, en effet, fonctionne davantage pour empêcher l'huile de s'écouler du réservoir ou cuvette vers les cavités sous palette que comme une pompe. En addition, le déplacement assez lent du rotor assure le remplissage presque complet de la cavité sous palette et empêche l'huile de s'échapper, augmentant ainsi l'établissement de la pression. Dans la présente invention, un passage est prévu (de préférence dans une des plaques de bout du cylindre du compresseur) pour interconnecter la cavité sous palette avec la zône de refoulement lorsque la palette approche du point de contact. A ce point, la palette est approximativement à 25 % de sa longueur totalement rentrée et l'espace sous la palette est également à environ 25 ss de son volume. Dans une forme de réalisation préférée, l'extrémité d'entrée du passage peut avoir la forme d'une rainure courbe de sorte qu'elle communique avec la cavité sous palette sur une petite distance incurvée pendant son déplacement vers le point de contact. L'extrémité opposée du passage conduit simplement dans la chambre de refoulement du gaz à l'intérieur du compresseur, dont la portion inférieure constitue une cuvette pour l'huile séparée du gaz refoulé. En plus d'une réduction de la pression sur le bout des palettes obtenue en réduisant la force tendant à pousser la palette extérieurement contre la paroi du cylindre, une amélioration inattendue dans le fonctionnement a aussi été constatée. Dans le dispositif classique, le mélange d'huile et de réfrigérant, qui sont partiellement miscibles, fuit éventuellement en revenant vers le caté aspiration. En conséquence, une quantité mineure de réfrigérant dans l'huile est réintroduite à l'aspiration du compresseur. Ceci est en fait une dérivation ou bypass du réfrigérant qui va et vient entre le côté aspiration et le côté refoulement, ce qui se traduit par une perte de capacité. Ce phénomène est dans une grande mesure évité dans la présente invention. Par suite de la réduction de la poussée sur la palette, et de la réduction du frottement associé au point où les palettes contactent la paroi du cylindre, les exigences d'énergie sont minimi sées. En mamie temps, la capacité totale est accrue par l'introduction de l'huile (et du réfrigérant) dans la chambre de refoulement. D'autres objets et caractéristiques de la présente invention seront bien compris à la lecture de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une vue latérale en partie en coupe et avec des portions détachées, d'un compresseur rotatif à palettes coulissantes construit conformément à la présente invention; et La figure 2 est une coupe prise le long de la ligne 2-2 de la figure 1 qui représente essentiellement le bottier et l'ensem- ble de rotor du compresseur. Le compresseur décrit a un boftier 10 qui comporte une structure cylindrique 11 ayant un alésage ou paroi cylindrique 12 s'étendant d'un caté à l'autre, une plaque d'appui avant 14, et une plaque d'appui arrière 16, le tout assemblé par une série de boulons 17 et d'écrous 18, dont un seulement est représenté sur la figure 1. Le bottier 10 constitue une cavité fermée, formée par la paroi cylindrique 12 et les plaques d'appui 14 et 16 qui servent de parois de fond parallèles et écartées.L'ensemble de rotor 20, positionné de façon excentrique à l'intérieur de la cavité cylindrique, comporte un rotor 21 fendu ayant une série de quatre fentes 22 agencées circonférentiellement, dont chacune s'étend suivant un plan parallèle à l'axe du rotor. L'extrémité fermée de chaque fente par commodité, sera désignée par l'appellation de "fond". Chacune d'une série de quatre palettes 23 alternatives est montée à coulissement, respectivement dans une des fentes 22. Le positionnement excentrique de l'ensemble de rotor 20 à l'intérieur de la paroi cylindrique 12 est obtenu par montage à rotation du rotor 21 sur un axe décalé par rapport à l'axe de la paroi 12.Un tel montage excentrique crée une chambre de compression 24 en forme de croissant entre le rotor 21, la paroi 12 et les deux parois de bout ou plaques d'appui 14 et lo. te rotor 21 a un arbre d'entraînement tourillonné dans les paliers 28 et 29 fixés aux plaques 14 et 16 respectivement. L'extrémité gauche de l'arbre 26 (tel que représenté sur la figure 1) fait saillie extérieurement sur le devant de la plaque d'appui 14 pour faciliter l'entraSnement de cet arbre. Comme la forme de réalisation représentée est spécialement adaptée à l'usage automobile, on envisage qu'une poulie pour courroie trapézoidale et un mécanisme d'embrayage (non représentés) soient accouplés à l'extrémité gauche de l'arbre 26 pour permettre au compresseur d'être entraSné par la courroie du ventilateur du moteur ou par une courroie d'entraSne- ment d'accessoire de l'automobile.Bien entendu, le compresseur décrit peut eAtre employé dans des environnements très différents et peut entre utilisé dans d'autres dispositifs que des dispositifs de réfrigération ou de conditionnement d'air, pour comprimer différents fluides gazeux. Quel que soit le moyen d'entraînement, il peut commodément être couplé à l'arbre d'entraSnement 26. Le compresseur est réalisé pour fonctionner quand l'ensemble de rotor 20 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre en regardant la figure 2. D'une manière qui sera expliquée, dans toutes les conditions de fonctionnement, les palettes 23 seront forcées vers l'extérieur à leurs positions représentées sur la figure 2 de façon à porter fermement contre la paroi cylindrique 12 et établir avec elle une connexion étanche sans fuite de fluide. En fonctionnement, le gaz aspiré hors de l'évaporateur du dispositif de conditionnement d'air de l'automobile est admis dans l'entrée 35 formée dans la structure cylindrique 11. Comme représenté sur la figure 2, ce gaz d'aspiration s'écoule dans la portion d'aspiration de la chambre de compression 24. Comme le rotor est entraSné dans le sens des aiguilles d'une montre, le gaz aspiré est piégé entre deux palettes adjacentes 23 et véhiculé vers la zone de refoulement. Pendant que ceci se produit, le volume entre deux palettes adjacentes se réduit, réalisant ainsi un accroissement correspondant de la pression du gaz. Un ensemble 38 de clapet de refoulement est situé dans la zone de refoulement pour assurer une compression convenable des gaz sortant d'une série de trois sorties ou lumières de refoulement 39, alésées dans la structure du cylindre 11, et pour empêcher le renversement de l'écoulement du gaz en retour dans la chambre de com pression 24.L'ensemble de clapet 38 est du type à lame comportant une plaque de clapet 40, et une série de lames de clapet 41 maintenues en place par des gardes ou arrets 41a. Le gaz comprimé émanant des lumières 39 s'écoule dans la chambre 42 définie par la structure du cylindre ll et une plaque de couvercle 43. Le cheminement du gaz après qu'il ait été envoyé dans la chambre 42 sera considéré plus tard. A cet endroit, il est souhaitable de décrire brièvement le dispositif de lubrification dans le compresseur. Un écoulement d'huile lubrifiante vers les différentes surfaces de portée et des composants en déplacement est, bien entendu, requis pour assurer une lubrification convenable et rendre étanche les cotés haute et basse pression du compresseur 1 un par rapport à l'autre. De plus, conformément à la présente invention, le dispositif lubrifiant produit aussi de l'huile sous pression pour commander les palettes 23.Plus particulièrement, un réservoir d'huile ou bac 44 est prévu à la partie inférieure d'un carter 46, dont le côté ouvert est attaché et scellé hermétiquement à la rondelle de montage 47, cette dernière étant à son tour fixée et scellée à la plaque d'appui arrière 16. Les passages d'huile 49 et 51, formés dans la plaque 16 et dans la rondelle 47 respectivement, et le tube 52 de prise établissent un chemin d'écoulement entre le bac d'huile et l'entrée de la pompe à huile 54. La pompe à huile fournit de l'huile sous pression dans l'alésage axial 55 de l'arbre d'entraSne- ment 26, aux cavités sous palettes, et à tous les endroits nécessitant lubrification ou étanchéité Du fait de l'utilisation de l'huile pour l'étanchéité, le gaz de refoulement s'écoulant à travers l'ensemble de clapet 38 et dans la chambre 42 est fortement chargé d'huile.Cette huile en traSnée doit être enlevée du gaz parce que des quantités sensibles d'huile dans le gaz de refoulement réduisent le transfert de chaleur dans le condenseur et l'évaporateur. En outre, il est beaucoup plus difficile de fournir une quantité d'huile suffisante à la chambre de compression pour atteindre l'étanchéité nécessaire entre le rotor et la surface de la chambre. La séparation de l'huile dans le compresseur a lieu dans le carter 46. Un passage formé par les élésages 58, 59 et 61, dans la structure du cylindre 11, dans la plaque d'appui 16 et dans la rondelle 47 respectivement, coopératrt avec le tube o2, fait communi quer la chambre 42 au côté extrême du carter 46. Le tube 62 traverse un écran 64 de filtre de séparation d'huile constitué d'un matériau perméable au gaz tel que des fibres de métal à grosse maille comme dans un tampon nettoyeur. La périphérie du séparateur 64 a le même contour que celui du carter de sorte que ses bords s'adaptent contre la surface interne du carter. De cette façon, le séparateur 64 constitue une cloison pour définir deux chambres différentes 65 et 66 à l'intérieur du carter 46.L'élément 67 sert de console de support pour le séparateur 64, tandis que l'élément 68 constitue un déflecteur. Dans le fonctionnement du séparateur d'huile, le gaz de refoulement, avec l'huile entrarnée, s'écoule hors de la chambre 42 et dans la chambre 65 par le conduit constitué par les alésages 58, 59 et 61 et le tube 62. A ce point, la vitesse du gaz est grandement réduite parce qu'il se dilate dans un volume beaucoup plus grand.En se dilatant, le gaz frappe l'extrémité du carter 46 et change de direction, en conséquence de quoi la plus grande partie de l'huile se sépare sur la surface arrière du carter et s'écoule vers le bas dans le bac 44. Le gaz avec l'huile qui reste, après avoir frappé le carter et changé la direction de son écoulement, se dirige maintenant vers l'avant du compresseur en passant à travers le séparateur d'huile 64 où l'huile résiduelle se rassemble et descend dans le réservoir 44.Le gaz de refoulement s'écoulant dans la chambre 66 sera ainsi exempt d'huile. Une sortie de refoulement 69 montée sur le carter 46 permet au gaz de s'écouler au dehors de la chambre 66. Le déflecteur 68 empêche le gaz turbulent d'atteindre et d'agiter le bain d'huile 44 et de réentratner de l'huile dans le gaz. La pompe à huile désignée de façon générale par 54, est du type à engrenages interne-externe. L'engrenage interne 72 est entratné par l'arbre 20 et coopère avec l'engrenage externe 71 pour prendre l'huile à une lumière d'aspiration (non représentée) et la délivrer à une lumière de refoulement (non représentée). t'huile s 'écoule de la lumière de refoulement d'huile par un passage 55 s'étendant axialement dans l'arbre 26 du rotor et par des passages radiaux 85 communiquant avec les cavités sous palette. Comme cela est mieux représenté sur la figure 1, la plaque d'appui arrière 16 est pourvue d'un passage 100 qui la traverse complètement et qui constitue un chemin d'écoulement pour l'huile (et pour tout le réfrigérant dissous) depuis les cavités 101 sous palette définies par les parois des fonds des palettes 23 et par les fentes 22. Le côté d'entrée du passage 100 comporte une courte rainure 102 incurvée qui coricide avec le chemin de parcours des cavités sous palette 101. On peut voir sur la figure 2 que pendant les derniers 15-300 du parcours, l'huile s'écoule par la rainure 102 et le passage 100 dans le chambre 66 de refoulement du gaz. La longueur de la rainure 102 n'est limitée que par la distance courbe entre deux fentes de palettes adjacentes, parce qu'il ne serait pas souhaitable d'avoir un chemin d'écoulement entre les cavités sous deux palettes adjacentes. Le c8té de refoulement du passage 100 débouche dans la chambre 66 du gaz de refoulement, où le gaz se mélange avec le gaz de refoulement s'écoulant par la sortie 69. Tout réfrigérant libéré sortira par la lumière de sortie, tandis que l'huile sera drainée en bas dans le bac 44 et se mélangera avec le bain d'huile qui y est contenu. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. RSEENDICATION Compresseur rotatif à palettes coulissantes du type comportant une chambre de compression, une entrée de gaz et une sortie de gaz communiquant avec cette chambre de compression, un rotor dans la chambre de compression ayant une série de fentes avec une palette dans chacune de ces fentes, cette palette étant adaptée à s'y déplacer alternativement par coulissement et définissant un espace sous palette entre le bord intérieur de la palette et le fond de la fente, une alimentation de fluide étant prévue à chaque espace sous palette, ce compresseur rotatif étant caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour décomprimer le fluide lorsque la palette approche de sa condition entièrement rentrée, ces moyens comportant un passage de fluide reliant par intermittence les espaces sous palette et la sortie de gaz.