Brevet FR2427489A1 — publié le 19791228

L'invention concerne un groupe unitaire compresseurmoteur comportant un compresseur à vis ainsi qu'un séparateur d'huile et un moteur soumis à l'action de gaz sous pression tel qu'on en utilise comme groupe compresseur-moteur hermétique ou semi-hermétique pour des machines frigorifiques. On connatt déjà un groupe compresseur-moteur avec compresseur à vis, dans lequel le compresseur, le moteur et le séparateur d'huile constituent une unité de construction. Le mélange comprimé agent frigorifique - huile passe à travers le moteur, les enroulements étant alors refroidis et l'huile séparée pour sa plus grande part sous l'action de la force centrifuge du rotor prévu dans le moteur est amenée au séparateur d'huile monté à la suite.Dans ce séparateur, l'huile subit une séparation fine du courant d'agent frigorifique, et l'huile ainsi séparée est évacuée, en passant par le réfrigérant à huile distinct, vers le compresseur (compresseur semi-hermétique Dunham Buse), Cette réalisation présente l'inconvénient que le degré de séparation, par suite de sections d'écoulement trop petites et de l'absence d'un volume de stabilisation, est trop faible et que des fractions relativement importantes de la quantité d'huile se trouvent entrainées dans l'installation.Un autre inconvénient de la réalisation connue réside dans le manque d'un volume suffisant pour collecter l'huile, de sorte que de l'agent frigorifique gazeux renforcé arrive, depuis la face inférieure du carter du moteur, directement à L'orifice d'injection d'huile prévu sur le compresseur à vis et y exerce un effet préjudiciable à l'action de l'huile injectée, du point de vue de l'étanchement des interstices et de l'évacuation de la chaleur. Etant donné que le réfrigérant à huile est monté de façon à se trouver séparé dans l'espace de l'unité compresseurmoteur, le volume d'encombrement est accru. On connaît en outre un groupe unitaire compresseurmoteur dans lequel le compresseur à vis et le moteur sont logés dans une même enveloppe hermétique et où le gaz sous pression servant d'agent frigorifique passe à travers le moteur (GB-PS 1 467 573). Cette réalisation ne comporte pas de séparateur d'huile ni de réfrigérant à huile. La séparation d'huile s'effectue dans l'entrefer et les canaux du moteur. Cette unité compresseurmoteur présente l'inconvénient que le compresseur à vis et la conduite d'aspiration de gaz se trouvent montés dans le carter d'huile et qu'il n'est pas prévu de moyen pour le refroidissement de l'huile. Par suite, il se produit un échauffement du compresseur comme de l'huile qui l'entoure aussi bien que de l'huile amenée au moyen de la pompe à huile, ce qui influence défavorablement le comportement thermodynamique du compresseur. En outre, l'échauffement du gaz d'aspiration sur le trajet allant de l'orifice d'admission à la chambre de compression entraine un abaissement du rendement. Il s'y ajoute que les faibles sections d'écoulement et l'absence d'un volume de stabilisation pour le gaz sous pression servant d'agent frigorifique chargé d'huile - sur le trajet allant du compresseur, en passant par le moteur, jusqu'à la tubulure d'échappement de gaz sous pression de l'enveloppe hermétique - ne permettent l'obtention que d'un degré de séparation d'huile très réduit. On connalt d'autre part des groupes unitaires compresseur-moteur dans lesquels il est bien prévu un séparateur d'huile à l'intérieur de l'enveloppe hermétique, mais dans lesquels le moteur n'est pas traversé par le gaz sous pression servant d'agent frigorifique Il n'est pas prévu là non plus de réfrigérant à huile. C'est ainsi que.d'après la solution que l'on trouve indiquée dans le DR 605 747 l'huile est séparée sous l'action de la force centrifuge dans une chambre annulaire en rotation. Cette chambre annulaire de dimension relativement faible ne suffit toutefois pas pour séparer efficacement la grande quantité d'huile dont on a besoin avec un compresseur à vis. En outre cet élément mobile mécaniquement et demandant un surcroît d'énergie pour l'actionner représente une source supplémentaire de dérangements. Etant donné qu'il n'y a pas de gaz sous pression servant d'agent frigorifique qui passe à travers le moteur, l'action de refroidissement de ce gaz sous pression ne peut pas être bien exploitée. Par ailleurs le DR 612 097 indique une solution d'après laquelle le gaz sous pression servant d'agent frigorifique chargé d'huile passe par un conduit sous pression disposé en boucle tout autour du carter du moteur. Ce conduit sous pression comporte une série de perçages, à travers lesquels l'huile entraînée passe et vient buter contre un écran de forme annulaire, d'où elle s'écoule goutte à goutte dans une gouttière de réception d'huile. Ici aussi les moyens que comporte cette solution, en raison des faibles sections d'écoulement er de l'absence d'une chambre de stabilisation, ne sont pas suffisants pour séparer efficacement du courant de gaz servant d'agent frigorifique les quantités d'huile spécialement importantes nécessitées par l'installation de compresseurs à vis. Ici aussi, le compresseur et la conduite d'aspiration de gaz se trouvent disposés, pour le moins en partie, dans le carter d'huile, si bien que le compresseur subit un échauffement et que son comportement thermodynamique se trouve influencé défavorablement. Etant donné qu'il ne passe pas à travers le moteur de gaz sous pression servant d'agent frigorifique, l'action de refroidissement de celui-ci ne peut pas être bien exploitée non plus dans le cas de cette solution. L'invention a pour but, tout en maintenant une action efficace de l'huile, de réaliser un groupe unitaire compresseur-moteur d'un type de construction compact permettant une utilisation réduite de matériel et un volume d'encombrement plus réduit. L'invention vise essentiellement à la réalisation d'une unité de construction compresseur-moteur qui, malgré des dimensions d'encombrement minimales, garanffsse une séparation très sûre entre l'huile et le courant d'agent frigorifique côté compression ainsi qu'un refroidissement du moteur au moyen du gaz sous pression servant d'agent frigorifique, tout en assurant en même temps le refroidissement de l'huile de lubrification et en empêchant le passage de gaz du côté compression vers l'orifice d'injection d'huile du compresseur à vis. L'invention est caractérisée en ce que le séparateur d'huile est monté entre le compresseur à vis et le moteur et les carters du moteur et du séparateur d'huile présentent des diamètres égaux ou à peu près égaux et constituent une seule unité de construction en volume. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le moteur et le séparateur d'huile sont logés dans un carter commun. Le séparateur d'huile peut toutefois être agencé aussi sous forme de carter intermédiaire, relié d'un côté au compresseur à vis et de l'autre au moteur. En vue d'adapter le diamètre du moteur au diamètre notablement inférieur du compresseur à vis ainsi que de s'adapter à leurs conformations différentes, on peut donner au carter intermédiaire une forme conique. La dimension intérieure du séparateur d'huile permet de recevoir un mécanisme de transmis sion ou un accouplement reliant le compresseur à vis au moteur. Une autre forme de réalisation avantageux de l'invention consiste à loger un réfrigérant à huile dans l'espace libre qui se présente entre le compresseur à vis - monté excentriquement sur le carter ou sur le carter intermédiaire du séparateur d'huile - et les lignes de fuite axiales prolongées de la partie cylindrique de ce carter ou carter intermédiaire. On peut prévoir dans ce sens carter commun pour le compresseur à vis et le réfrigérant à huile. Cette solution-conforme à l'invention permet de réaliser un groupe unitaire compresseur-moteur procurant une économie de matériel et une réduction du volume d'encombrement et qui, malgré sa compacité, assure une section d'écoulement relativement grande dans le séparateur d'huile , On obtient ainsi des vitesses d'écoulement extrêmement faibles de l'agent frigorifique gazeux chargé de gouttelettes d'huile, ce qui procure un degré de séparation très élevé de la quantité d'huile qu'il contient. Le volume suffisamment important prévu comme collecteur d'huile couvre avec sûreté le côté aspiration du conduit d'injection d'huile allant au compresseur, de sorte qu'il n'ya pas d'agent frigorifique gazeux qui puisse être aspiré et parvenir inopportunément dans le compresseur à vis. Grâce à la disposition des groupes de construction constituant l'unité compresseur-moteur et à l'agencement du séparateur d'huile, l'agent frigorifique gazeux se trouve amené à passer dans l'ordre de succession compresseur - séparateur d'huile moteur. Dans ces conditions, on empêche un balayage et un échauffement du compresseur par le gaz chaud, on obtient que l'huile se sépare de l'agent frigorifique avant que celui-ci ne passe à travers le moteur et on évite ainsi des pertes par la ventilation; en outre lors du passage à travers le moteur on assure le refroidissement des enroulements du moteur qui se trouvent, en étant soumis à un échauffement par effet Joule, à un niveau de température plus élevé que le gaz chaud qu'on utilise comme agent de refroidissement. I1 s'y ajoute que l'espace libre qui se présente entre le compresseur à vis - monté excentriquement sur le séparateur d'huile - et les génératrices prolongées de ce séparateur se trouve bien utilisé pour y loger avecun volume d'encombrement réduit le réfrigérant à huile, L'inventiori sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant deux exemples de réalisation de lLinvention, dessins dans lesquels - la figure 1 montre le groupe unitaire compresseurS moteur selon un type de construction semi-hermétique, avec moteur et séparateur d'huile logés dans un carter unique et avec un seul et même arbre pour compresseur et moteur - la figure 2 montre le groupe compresseur-moteur selon un type de construction semi-hermétique, qui comporte un carter intermédiaire formant le séparateur d'huile et reliant le moteur et le compresseur à vis, et un mécanisme de transmission monté dans ce carter intermédiaire, ainsi qu'un compresseur à vis dont le carter reçoit en meme temps le réfrigérant à huile. La figure 1 montre un compresseur à vis le entraîné directement, au moyen d'un arbre 2, par un moteur électrique 3. Ce compresseur à vis 1 est un élément constitutif d'une installation frigorifique qui comprend un condensateur 4, une soupape d'injection 5 et un évaporateur 6. Le compresseur 1 aspire, par l'intermédiaire d'une tubulure d'aspiration 7, le gaz servant d'agent frigorifique qui provient de l'évaporateur 6 et le comprime.Ce gaz se charge d'huile dans le compresseur 1 et se trouve transporté à travers une chambre 8 agencée en séparateur d'huile, servant à séparer l'huile et à la collecter, et qui est disposée sur le côté sortie de l'arbre 2 dans un carter commun 9 avec le moteur 3 Dans cette chambre, l'huile, étant donné que la vitesse d'écoulement est amoindrie par suite de l'agrandissement de la section transversale, se sépare du courant d'agent frigorifique et se rassemble en se déposant sur le fond du carter 9. L'agent frigorifique se trouve ensuite transporté, en passant par les canaux axiaux 10 - qui se trouvent entre le stator 11 du moteur 3 et le carter 9 - ainsi que par l'entrefer 12, pour aller à l'extrémité de l'arbre 2 puis, en passant par les alésages 13 ménagés dans cet arbre 2 et une tubulure sous pression 14, être amené jusqu'au condensateur 4. L'huile dont a besoin le compresseur à vis 1 pour l'étanchement des interstices est amenée, en passant par un orifice d'injection 15, à la paire de vis 16, 17. A partir de la chambre 8 servant à séparer et collecter l'huile, celle-ci s'écoule alors, par une tubulure d'aspiration d'huile 18, jusqu'au réfrigérant à huile 19, où elle est refroidie à la température désirée. A partir de ce réfrigérant 19 l'huile est amenée à la tubulure d'injection 15. La figure 2 représente un groupe unitaire compresseur-moteur pour lequel on retrouve les mêmes références numériques, mais où cependant le compresseur à vis 1 est fixé au carter 9 du moteur 3 au moyen d'un carter intermédiaire 27 formant la chambre 8 qui sert à séparer et collecteur l'huile Le compresseur 1 est commandé par l'arbre 2 du moteur électrique 3 par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission, qui est constitué par les roues dentées 20, 21 et est monté dans la chambre 8 L'amenée d'huile à la paire de vis 16, 17 du compresseur 1 s'effectue par l'orifice d'injection 15 Cette huile, mélangée avec le gaz comprimé prévu comme agent frigorifique, arrive à la chambre 8 où, conformément à l'invention, elle se sépare de ce gaz et se rassemble A partir de la chambre 8 servant de séparateur et collecteur d'huile, cette huile peut, par suite de la différence de pression qui regne, parvenir à l'orifice d'injection 15 en passant par la tubulure d'aspiration d'huile 18 et le conduit tubulaire 22 Ce conduit 22 est muni d'une paroi enveloppante 23 de sorte qu'il en résulte un réfrigérant à huile 19 avec une forme de construction compacte. Le compresseur I et le réfrigérant à huile 19 forment ainsi un volume de construction unitaire. Si nécessaire,-' on peut, en raccordant un circuit de circulation d'eau à une tubulure 24 et 25 - réaliser un refroidissement de l'huile distinct, depuis l'extérieur La figure 2 montre un refroidissement par injection d'agent réfrigérant liquide Celui-ci est dérivé, en avant de la soupape d'injection 5, à partir de la conduite à liquide, injecté par l'intermédiaire de la soupape 26 dans la tubulure 24 et ramené par la tubulure 25 au circuit de circulation de l'agent frigorifique entre l'évaporaeur 6-et la tubulure d'aspiration 7 REVENDICATIONS 10) Groupe unitaire hermétique compresseur-moteur, comportant un compresseur à vis ainsi qu'un séparateur d'huile et un moteur soumis à l'action de gaz sous pression, notamment pour machines frigorifiques, caractérisé en ce que le séparateur d'huile (8) est monté entre le compresseur à vis (1) et le moteur (3) et les carters (9, 27) du moteur et du séparateur d'huile présentent des diamètres égaux ou à peu près égaux et constituent une seule unité de construction en volume. 20) Groupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (3) et le séparateur d'huile (8) sont logés dans un carter commun (9). 30) Groupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le séparateur d'huile (8) est agencé sous forme de carter intermédiaire (27) servant à relier le moteur (3) et le compresseur (1). 40) Groupe selon la revendication 3, caractérisé en ce que le carter intermédiaire (27) présente une forme conique adaptant l'un à l'autre les différents diamètres et différentes conformations du compresseur à vis (1) et du moteur (3)0 50) Groupe selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le séparateur d'huile (8) reçoit un accouplement ou un mécanisme de transmission (20, 21) ou un arbre continu (2). 60) Groupe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un réfrigérant à huile (19) est logé dans l'espace libre qui se présente entre le compresseur à vis (1), monté excentriquement sur le carter (9, 27) du séparateur d'huile (8), et les lignes de fuite axiales de la partie cylindrique de ce carter (9, 27). 70) Groupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compresseur à vis (1) et le réfrigérant à huile (19) sont pourvus d'un carter commun.