Brevet FR2422104A1 — publié le 19791102

La présente invention concerne un tube centrifuge d'aspiration de lubrifiant, en particulier d'un type convenant pour des unités hermétiques de moteur-compresseur. Dans des unités étanches, tels que des unités hermétiques moteur-compresseur, la lubrification convenable des régions de support est très critique parce que ces régions ne sont pas accessibles aux lubrifiants fournis b celles-ci depuis l'extérieur de l'unité. Un dispositif connu pour fournir le lubrifiant aux régions de support des unités hermétiques implique l'utilisation d'un tube d'aspiration dont une extrémité est B ergee dans un réservoir de lubrifiant. Le tube est monté sur l'arbre de l'unité et exerce une action de pompage sur le lubrifiant qui s'écoule par l'extrémité inférieure ouverte du tube. Le tube est efficace pour propulser le lubrifiant vers le haut et via un passage convenable dans l'arbre, vers les régions de support a lubrifier. De tels tubes d'aspiration sont décrits par exemple dans les brevets US numéros 2 287 203, 3 125 184, 3 187 994, 3 194 490 et 3 410 478. La présente invention concerne en particulier un perfectionnement du tube d'aspiration décrit dans le brevet US numéro 4 097 185. Dans le tube d'aspiration décrit dans ce brevet US, une palette de ventilateur disposée diamétralement était prévue à l'intérieur de la partie inférieure cylindrique. Dans la présente invention, la palette de ventilateur décrite dans le brevet US numéro 4 097 185 a été remplacée par une paire de nervures disposées longitudinalement, formées sur la surface interne de la partie cylindrique inférieure. Ceci permet d'obtenir un tube d'aspiration qui est plus économique a fabriquer et a moins tendance a se rompre étant donne qu'il n'y a pas de palette de ventilateur qui peut être délogée. En out; le tube selon la présente invention a moins tendance a être obstrué par un corps étranger. La présente invention concerne un tube d'aspiration utilisé en particulier pour fournir du lubrifiant a un passage de lubrifiant dans un dispositif hermétique qui comprend un réservoir de fluide et un arbre rotatif disposé verticalement au-dessus du niveau de fluide dans le réservoir, ce tube comprenant : une partie cylindrique a diamètre plus grand,ouverte son extrémité supérieure et adaptoepour être ajustée dans un alésage central de l'arbre, ce tube comprenant une partie cylindrique inférieure de diamètre plus petit adaptée pour êtreimnergée dans le fluide se trouvant dans un réservoir, une partie axiale effilée raccor dant les parties cylindriques supérieure et inférieure , un orifice d'entrée s'étendant axialement dans l'extrémité inférieure de la partie cylindrique inférieure, une paire de nervures diamé triquement opposées sur la surface interne de la partie cylindrique inférieure, ces nervures s'détendant longitudinalement sur cette partie cylindrique inférieure. L'extrémité inférieure de la partie inférieure comprend une ouverture d'entrée centrale, de diamètre plus petit que le diamètre réduit de la partie inférieure. La partie de diamètre inférieur du tube d'aspiration est choisie de telle façon qu'aucune cavita tion ne se produit dans le lubrifiant s'écoulant depuis l'extré mité inférieure du tube d'aspiration et qui sera mis en rotation, non seulement par contact avec celui-ci avec le tube d'aspiration en rotation , mais également par les nervures inversées. La partie effilée du tube d'aspiration est au moins par tiellement en-dessous du niveau de liquide dans le réservoir de lubrifant de sorte que le fluide dans le tube d'aspiration s'écoulera vers l'extérieur et vers le haut le long de la partie effilée , et cette action aura pour effet que le fluide grimpe vers le haut dans le tube d'aspiration et au-delà du sommet de celui-ci et vers le haut au-travers du passage prévu dans 1' arbre dans lequel le tube d'aspiration est monté. Les nervures longitudinales augmentent fortement le rendement de la pompe en réduisant le glissement entre le film d'huile et la surface interne du tube . Par ce moyen, un mouvement tangentiel est communiqué au lubrifiant par lequel oelui-ciesttrcé vers le haut au travers du tube. Porque l'invention puisse être rnBux comprise, référence est faite aux figures suivantes ot: La figure 1 est une vue schématique, partiellement éclatée, d'une unité étanche de moteur-compresseur comprenant le tube d'as piration selon la présente invention. La figure 2 est une élévation de côté, partiellement écla tée, représentant le tube d'aspiration selon la présente invention. La figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne 3-3 de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe prise le long de la ligne 4-4 de la figure 2; et la figure 5 est une vue en coupe longitudinale du tube d'aspiration où le tube a tourné de 900 sur son axe longitudinal depuis la position représentée dans la figure 2. Dans les figures, l'unité hermétique-de compresseur-moteur 10 représentée dans la figure 1 comprend une enceinte externe comportant une partie supérieure et une partie inférieure 12 et 14, et un châssis coulé 16, dans l'extrémité supérieure duquel est incorporé le compresseur lui-même, qui peut être d'un type piston-cylindre. A l'extrémité inférieure du châssis coulé 16, se trouve un moteur comprenant un rotor 18 raccordé a un arbre 20, qui est l'arbre par lequel l'énergie est fournie au compresseur Au fond de la ortie inférieure 14 de l'enceinte se trouve un liquide 22 comprenant un fluide réfrigérant et un fluide lubrifiant.C'est ce fluide que l'on désire propulser vers le haut au moins jusqu'à la région de support 24 pour l'arbre 20 et,de préférence, vers le haut et au-del de l'extrémité supé- rieure de l'arbre 20 dans une région (non représentée) via le passage 26 dans l'arbre 20 qui mène depuis l'extrémité supérieure de l'alésage 28 dans l'extrémité inférieure de l'arbre 20 jusqu'à l'extrémité supérieure de l'arbre 20. Le passage 26est de préférence décalé latéralement par rapport a l'axe de l'arbre 20. Le tube d'aspiration 30 selon la présente invention est ajusté par pression dans l'extrémité inférieure de l'arbre 20 et comprend une partie terminale inférieure plongeant dans le fluide 22 se trouvant dans le réservoir. Le tube d'aspiration 30, représenté en détails dans les figures 2,3 , 4 et 5 comprend une partie supérieure cylindrique 32 de diamètre plus grand, une partie cylindrique inférieure 34 de diamètre plus petit, et une partie transitoire 36 s'évasant vers le haut vers l'extérieur et raccordant les parties supérieure et inférieure 32 et 34. L'extrémité supérieure de la partie supérieure 32 est ouverte, et l'extrémité inférieure de la partie inférieure 34 comprend un orifice d'entrée 38 de diamètre inférieur a celui de la partie inférieure 34. Selon la présente invention, une paire de nervures diamEtriqçent opposées 40 et 42sont formées dans la partie cylindrique inférieure 34. Les nervures 40 et 42 s'étendent depuis l'orifice d'entrée 38 jusqu'a la jonction entre la partie cylindrique inférieure 34 et la partie transitoire 36. Les nervures 40 et 42 comprennent les arêtes sur la surface interne 44 de la partie inférieure 34 et des creux correspondant 46et 48 sur la surface extérieure 50 de la partie 34. Les nervures verticales 40 et 42 sont formées dans la partie inférieure 34 soit par moulage soit par des procédés a billes. On remarquera que l'extrémité inférieure de la partie inférieure 34 comprend un nez arqué 52 dans lequel est forméel'entrée 38. Comme on peut le voir dans la figure 1, le tube d'aspiration 30 est immergé dans le liquide 22 se trouvant dans le réservoir de sorte que le liquide 22 se trouve au moins légèrement au-dessus de la jonction citée précédemment entre la partie inférieure 34 et la sortie de transition 36. Un tube d'aspiration 30 du type mentionné convient en particulier pour être utilisé avec des unités hermétiques de compresseur d'un type comprenant des moteurs ayant une puissance se situant entre 37,285 W et 186,42W. De tels moteurs peuvent fonctionner avec des vitesses de l'arbre de, par exemple/3600 tpm et le réservoir de l'unité peut contenir un chargement d'huile en une quantité de 368,5 g jusqu' a 652,0 g. Un tube d'aspiration selon la présente invention peut avoir les dimensions se conformant a la liste suivante ayant un but purement illustratif: Longueur générale du tube 30 48,133 mm Longueur axiale de la partie 32 19,583 mm Diamètre externe de la partie 32 14,224 mm Diamètre interne de la partie 32 12,623 mm Longueur axiale de la partie 34 18,796 mm Diamètre externe de la partie 34 9, 271mm Diamètre de l'orifice d'entrée 38 4,114 mm Rayon externe du nez 52 4,114 mm Profondeur des creux 46 et 48 1,27 mm On a trouvé que lorsque le tube d'aspiration 30 a les dimensions données ci-dessus, on évite les effets de gravitation aux vitesses de fonctionnement habituelles.D'une manière générale, la longueur axiale de la partie 32 dépend de la distance entre l'extrémité inférieure de l'arbre 16 et les limites supérieures et inférieures-normales du niveau d'huile dans le réservoir du compresseur, et elle peut varier dans un grand domaine pour s'adapter a de telles variations de niveaux d'huile. Cependant , la longueur axiale de la partie 34 ne doit pas être réduite fortement en-dessous de 1,905 cm. Le diamètre externe de la partie inférieure 34 peut être dimensionné dans des limites déterminées sr le diamètre de l'orifice d'entrée 38, la vitesse angulaire de l'arbre, le type de liquide dans lequel le tube est immergé et les vitesses de rotation, et de la température et de la viscosité du liquide ainsi que le comprendront aisément ces spécialistes en la matière a la lecture de la description. Le tube d'aspiration 30 peut être produit dans la massue d'une manière économique en une opération d'estampage et d'étirage a partir d'un acier calmé a l'aluminiumsslamine a froidsambouti a la presse. Par exemple, pour réaliser un tube d'aspiration tel que le tube 30, une feuille d'acier est ébauchée au moule en X disque circulaire et ensuite progressivement errée d'abord en forme de coupe et ensuite en trois étirages supplémentaires en un tube cylindrique allongé de diamètre uniforme. En deux étirages supplémentaires, les parties 34 et 36 sont formées pendant lequel moment la longueur générale du tube est augmentée jusqu'a attendre sa dimension finale.Ensuite, l'excédent de matériau est découpé de l'extrémité supérieure du tube, un orifice 38 est foré dans l'extrémité inférieure du tube, et on procède a une opération finale d'enboutissage qui donne au tube ses dimen sions précises finies. On peut ensuite appliquer un revêtement fini de cuivre sur le tubelsi on le désire. Grâce a la configuration cylindrique des parties supérieure et inférieure 32 et 34 du tube 30, celui-ci peut être fabriqué relativement économiquement en un procédé d'étirage par opposition aixtubes connus ayant la même longueur générale et les mêmes diamètres internes et externes de l'orifice. Les nervures 40 et 42 augmentent le rendement de la pompe en réduisant le glissement entre le film d'huile- et la surface interne du tube , par exemple, en agissant comme un ventilateur dans le tube. Les nervures 40 et 42 tendent également a supprimer les bulles de réfrigérant dans des mélanges réfrigérant. -huile lourdement chargés favorisant ainsi l'action de séparation gaz liquide qui se produit dans l'arbre 20 au-dessus du tube 30. Lorsque l'huile pénètre par l'orifice 38, elle rencontre les deux nervures 40 et 42 qui communiquent un mouvement tangentiel a l'huile provoquant son mouvement sous l'effet d'une force centrifuge vers la paroi interne du tube en rotation 30. Davantage d'huile pénètre par l'entrée 38 et est forcée vers le haut jusqu'a ce qu'elle pénètre dans la partie de grand diamètre. La pression dirigée vers le haut sur l'huile s'établit en deux étapes, La première ayant lieu au voisinage immédiat de l'orifice d'entrée 38 grâce a l'inclinaison vers l'extérieur et vers le haut de la paroi interne du nez 52, et la seconde se produisant a l'endroit où le diamètre du tube augmente de nouveau a la partie transitoire 36. La force centrifug3 agissant sur l'huile tourbil lonnanteest donc suffisante pour pomper un film d'huile vers le haut le long de la paroi du tube 30 et par le passage 26 et la rainure 54 pour être distribué vers les points de lubrification. Le corps du fluide 22 entourant la surface extérieure des parties submergées du tube 30 tourbillonne également a cause du frottement de cette surface sur le fluide adjacent. Néanmoins, grâce au faible diamètre prédéterminé de i partie 34 par rapport a la partie 32, la vitesse superficielle de la surface externe de la partie 34 au voisinage de l'orifice d'entrée 38 est suffisamment faible pour empêcher une cavitation du mélange liquide dlblle et de réfrigérant au voisinage de l'orifice d'entrée 38. Si une quelconque cavitation se produit, elle se produiraenunendrcrit dans le tube 30, où elle sera suffisamment éloignée de l'orifice d'entrée 38 pour empêcher une interruption de l'amenée d'huile au trais de l'orifice d'entrée 38. D'après les figures, on peut voir que les nervures 40 et 42 viennent en contact avec le mélange huile-réfrigérant pratiquement dès que le mélange pénètre dans l'extrémité inférieure du tube 30. Les nervures 40 et 42 exercent donc un effet immédiat sur le fluide pour favoriser sa montée le long de la partie inférieure 34 vers la partie transitoire évasée 36 de transition. On comprendra qu'une chicane ou palette de ventilateur peut être prévue dans la partie cylindrique supérieure 32 comme il est montré dans le brevet US numéro 3 410 478. Néanmoins, les nervures dans la partie cylindrique inférieure 34 du tube ont montré qu'elles étaient fortement efficaces pour augmenter sensiblement l'aspiration du fluide lorsque le tube est en rotation. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement a titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Revendications: 1. Tube d'aspiration, en particulier pour fournir du lubrifiant parla passage dans un dispositif hermétique,qui comprend un réservoir de fluide et un arbre rotatif disposé verticalement au-dessus du niveau du fluide dans le réservoir, caractérisé en ce que ce tube comprend une partie cylindrique supérieure de grande diamètre ouverte a son extrémité supérieure et adaptée pour être ajustée dans un alésage central de l'arbre, ce tube comprenant une partie cylindrique inférieure de diamètre plus petit adapté pour êtretnmergé dans le fluide de ce réservoir, cete partie cylindrique inférieure comprenant une surface interne, une partie transitoire effilée raccordant les parties cylindriques supérieure et inférieure , un orifice d'entrée s'étendant axialement dans l'extrémité inférieure de cette partie cylindrique inférieure, et une paire de nervures diamotri- quement opposées sur la surface interne de cette partie cylindrique inférieure, ces nervures s' étendant longitudinalement le long de cette partie cylindrique inférieure. 2. Tube d'aspiration selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces nervures s'étendent depuis l'orifice d'entrée jusqu'a la jonction entre la partie cylindrique inférieure et cette partie de transition. 3. Tube d'aspiration selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que cette partie cylindrique inférieure a une surface interne et une surface externe, et que chacune de ces nervures consiste en une arête sur la surface interne de cette partie cylindrique inférieure et un creux correspondant sur la surface externe de cette partie cylindrique inférieure.