Brevet FR2462589A1 — publié le 19810213

La présente invention a trait d'une maniè- re générale à des systèmes utilisant des motocompres- seurs hermétiques ou semi-hermétiques multiples. Plus particulièrement, la présente invention vise à assurer qu'une quantité adéquate de lubrifiant est disponible pour chaque compresseur d'un tel système. L'utilisation de motocompresseurs scellés hermétiquement et semihermétiquement s'est répandue de plus en plus ces dernières années, en particulier dans des applications de réfrigération dans lesquelles le motocompresseur est utilisé pour comprimer une vapeur de réfrigéranto Le compresseur est généralement entraîné par un moteur électrique, et le vilebrequin du compres- seur tourne typiquement à des vitesses relativement éle- vées. Par exemple, si on utilise un moteur électrique à deux pôles pour entrafner le vilebrequin, celui-ci tourne classiquement à environ 3500 tours/minute. Il est évident qu'à ces vitesses de fonctionnement relative- ment élevées, une lubrification correcte des paliers supportant le vilebrequin et d'autres parties mobiles du compresseur est très critique. Un problème de lubri- fication, lorsqu'on opère à ces vitesses élevées, peut se traduire, par exemple, par une défaillance des paliers, provoquant finalement la mise hors d'usage du compres- seur. Généralement, un lubrifiant, tel que de l'huile, est stocké dans un réservoir ou bâche d'une enveloppe du motocompresseur, et une pompe à huile est utilisée pour pomper de l'huile depuis la bâche à tra- vers le compresseur pour lubrifier les parties mobiles de celui-ci. Fréquemment, lorsqu'un motocompresseur her- métique ou semi-hermétique est utilisé dans un circuit de réfrigération, l'huile de lubrification est miscible dans la vapeur de réfrigérant. Une partie de l'huile pompée à travers le compresseur est entraîSnée avec le réfrigérant le traversant,, et l'huile entraînée circu- le à travers le circuit de réfrigération avec le réfri- gérant. Dans un circuit de réfrigération utilisant seulement un motocompresseur, le lubrifiant entraîné retourne finalement à l'enveloppe du motocompresseur, et l'enveloppe est pourvue d'une quantité suffisante de lubrifiant pour assurer une lubrification adéquate du compresseur en dépit du fait que le lubrifiant cir- cule en permanence à travers le circuit de réfrigéra- tion. Cependant, des problèmes de lubrification peu- vent se poser dans un circuit utilisant plusieurs moto- compresseurs. Plus particulièrement, dans un tel cir- cuit, le lubrifiant tend à s'accumuler dans un ou plu- sieurs des compresseurs au détriment des autres. Cette répartition inégale de lubrifiant peut être provoquée par un certain nombre de facteurs. Par exemple, l'hui- le circuite à travers différents compresseurs à des vitesses différentes à cause de différences de fabrica- tion entre des compresseurs même nominalement identi- ques; et dans un circuit utilisant plusieurs motocom- presseurs, l'huile tendra à s'accumuler dans l'appa- reil dont le compresseur a la vitesse de circulation d'huile la plus lente. De plus, si un appareil du cir- cuit est-coupé, l'huile ne circulera pas à travers le compresseur de cet appareil, et peut s'accumuler dans l'enveloppe de l'appareil arrêté. Ainsi qu'on peut le comprendre, si l'hui- le s'accumule dans un appareil au détriment des autres, un appareil particulier peut être privé de lubrifiant de sorte que son compresseur ne peut pas être correcte- ment lubrifié. Pour cette raison, des systèmes compor- tant plusieurs motocompresseurs comprennent souvent des organes d'égalisation d'huile pour empêcher une accumulation excessive de lubrifiant dans certains ap- pareils du système. Des dispositifs d'égalisation d'hui- le de l'art antérieur, cependant, impliquent souvent des canalisations supplémentaires, ou nécessitent que les appareils du système fonctionnent à certaines pres- sions relatives. De tels dispositifs peuvent être coû- teux ou impliquer des contraintes indésirables concer- nant l'emplacement, les dimensions ou le fonctionne- ment du système à compresseurs multiples. La prJsente invention est un système à plusieurs compresseurs qui empêche une accumulation excessive de lubrifiant dans certains compresseurs d'une manière relativement simple et économique. Plus parti- culièrement, la présente invention a trait à un systè- me à compresseurs multiples comportant des premier et second étages de motocompresseurs, une canalisation à basse pression pour transmettre d-e la vapeur depuis une source de celle-ci au premier étage, une canalisa- tion à pression intermédiaire pour transmettre de la vapeur entre les premier et second étages, une canali- sation à pression élevée pour transmettre de la vapeur du second étage, et une canalisation de dérivation pour transmettre de la vapeur depuis la canalisation à basse pression à la canalisation à pression intermédiai- re pour contourner sélectivement le premier étage. le premier étage comprend une première source de lubri- fiant, un premier compresseur, et un premier passage de trop-plein de lubrifiant pour faire passer le lubrifiant excédentaire de la première source de celui-ci dans le premier compresseur. Le second étage comprend une se- conde source de lubrifiant, un second compresseur et un second passage de trop-plein de lubrifiant pour fai- re le lubrifiant excédentaire de la seconde source dans le second compresseur. La canalisation à basse pres- sion comprend une première partie et une seconde partie s'étendant sensiblement à angle droit par rapport à la première. La canalisation de dérivation comprend une première partie de dérivation reliée à la première par- tie de la canalisation à basse pression et s'étendant sensiblement colinéairement à celle-ci, et une vanne de retenue pour empêcher une circulation de vapeur de la canalisation à pression intermédiaire dans la canali- sation à basse pression par l'intermédiaire de la cana- lisation de dérivation. La présente invention sera à présent dé- crite, à titre d'exemple, en regard des dessins annexés. - La figure 1 est une vue schématique d'un syst-me utilisant plusieurs motocompresseurs hermétiques et incorporant les caractéristiques de la présente in- vention. - la figure 2 est une vue longitudinale antérieure en coupe partielle d'un premier motocompres- seur hermétique représenté sur la figure 1. - la figure 3 est une vue longitudinale latérale en coupe partielle de l'appareil hermétique représente sur la figure 2. - la figure 4 est une vue longitudinale antérieure en coupe partielle d'un second motocompresseur hermétique représenté sur la figure 1. - la figure 5 est une vue longitudinale latérale en coupe partielle de l'appareil hermétique représenté sur la figure 4. On se réfère en particulier à la figure 1 qui représente une vue schématique du système utilisant plusieurs motocompresseurs herm',%tiques 10 et 10a et in- corporant les caractéristiques de la présente invention. Le système 2 comporte en outre une canalisation à bas- se pression 12, une canalisation à pression intermédiai- re 14, une canalisation à pression élevée 16, une ca- nalisation de dérivation 18, et une vanne de retenue 20 actionnée par pression qui est placée dans la cana- lisation de dérivation 18. La canalisation à basse pression 12, à son tour, comprend une première partie 22 et une seconde partie 24, et la canalisation de dé- rivation 18 comprend des première et seconde parties de dérivation 26 et 28. Comme représenté sur la figure 1, les motocompresseurs 10 et 10a sont montés en série, le compresseur 10a fonctionnant en tant que premier étage, élément à basse pression et le motocompresseur fonctionnant en tant que second étage, élément à haute pression. Il est évident que, bien que le système 2 comprenne deux motocompresseurs, des éléments supplé- mentaires peuvent facilement 9tre ajoutés au système sans sortir du cadre de la présente invention. De plus, il faut comprendre en particulier que, bien que les motocompresseurs représentés 10 et 10a soient expliqués ciaprès en détail, d'autres types de motocompresseurs hermétiques et semihermétiques sont bien connus de l'homme de l'art et peuvent être utilisés dans le systè- me de la présente invention. On se réfère aux figures 2 et 3 qui repré- sentent, respectivement, des vues longitudinales anté- rieure et latérale en coupe partielle du motocompres- seur 10 scellé hermétiquement. Le motocompresseur 10 comprend un carter ou enveloppe 12, un moteur électrique 54, et un compresseur 36, le moteur électrique et le compresseur étant disposés à l'intérieur de l'enveloppe. D'une manière bien connue dans la technique, le moteur 34 est utilisé pour faire tourner le vilebrequin 38 qui s'étend vers le bas dans le compresseur 36, Le compres- seur 36 comprend un bloc cylindre 40 qui délimite des cylindres 42. Les têtes de cylindre 44 entourent les cylindres 42 et délimitent des chambres d'aspiration 46 et des chambres de décharge 50. Des pistons 52 sont disposés à l'intérieur des cylindres 42 pour y décrire un mouvement alternatif, et les pistons sont rattachés au vilebrequin 38, la rotation du vilebrequin provo- quant le mouvement alternatif désiré des pistons. Une source 54 de lubrifiant tel que de l'huile est stockée dans un réservoir ou bâche délimitée par l'enveloppe 32, et la tête de cylindre 44 délimite un passage de trop plein de lubrifiant 56, expliqué plus en détail ci-après. On se réfère aux figures 4 et 5 qui repré- sentent respectivement des vues longitudinales antérieu- re et latérale en coupe partielle du motocompresseur a. Ainsi qu'on le comprendra, bien que les motocom- presseurs 10 et 10a soient différents, ils possèdent de nombreuses parties homologues; et des parties homolo- gues sont désignées par des numéros de référence identi- ques, les numéros attribués au motocmpresseur 10a por- tant le suffixe "a". Les différences entre les motocom- presseurs 10 et 10a qui doivent être notées sont celles- ci: tandis que les chambres d'aspiration 46 du moto- compresseur 10 sont délimitées par la tête de cylindre 44, les chambres d'aspiration 46a du motocompresseur a sont délimitées par le bloc cylindre 40a et les têtes de cylindre 44a. De plus, tandis que la tête de cylindre 44 délimite un passage de trop plein de lubri- fiant 56 du motocompresseur 10, le bloc cylindre 40a délimite un passage de trop plein de lubrifiant 56a du motocompresseur 10a. Le système 2 convient particulièrement pour une utilisation dans un circuit de conditionne- ment d'air ou de réfrigération. La vapeur de réfrigé- rant à basse pression est acheminée depuis le c6té éva- porateur à basse pression du circuit vers le premier étage 10a par l'intermédiaire de la canalisation à bas- se pression 12. La vapeur de réfrigérant passe à travers l'admission 58a et s'écoule au-dessus du moteur 34a, refroidissant ce dernier. La vapeur pénètre ensuite dans le compresseur 36a, passe à travers les chambres d'aspiration 46a, et pénètre dans les cylindres 42a. La vapeur de réfrigérant y est comprimée et est déchar- gée dans la canalisation de décharge 60a qui est reliée à l'orifice de décharge 62a qui, à son tour, est relié à la canalisation à pression intermédiaire 14. La canalisation intermédiaire 14 transmet la vapeur au second étage 10. D'une manière similaire à celle expliquée ci-dessus à propos du compresseur 10a, la vapeur est encore comprimée par des organes de compression 36 du compresseur 10. Le réfrigérant à haute pression est ensuite acheminé vers le côté conden- seur à haute pression du circuit de réfrigération par l'intermédiaire de la canalisation à haute pression 16. Lorsque le-motocompresseur 10a fonctionne, la différen- ce de pression entre les canalisations à basse pression et à pression intermédiaire 12 et 14 ferme la vanne de retenue 20, empêchant une circulation de vapeur à tra- vers la canalisation de dérivation 18. Lorsque seulement un compresseur est nécessaire pour satisfaire les exi- gences du circuit de réfrigération, le motocompresseur a est coupé. La pression dans la canalisation inter- médiaire 14 baisse, ouvrant la vanne de retenue 20. Ceci permet à la vapeur de passer de la canalisation à basse pression 12 dans la canalisation à pression intermédiaire 14 par l'intermédiaire de la canalisation de dérivation 18, contournant le motocompresseur floa. Durant un fonctionnement normal des moto- compresseurs 10 et O10a, l'huile provenant des sources 54 et 54a est pompée à travers, respectivement, les com- presseurs 36 et 36a pour lubrifier différents points ou zones d'usure par friction à travers les compres- seurs. De nombreux types de mécanismes de pompes à huile, par exemple des dispositifs à force centrifuge, sont bien connus de l'homme de l'art et l'explication de leur fonctionnement n'est pas juge nécessaire. Lors- que le lubrifiant s'écoule à travers les compresseurs 36 et 36a, des quantités du lubrifiant sont entraînées avec la vapeur de réfrigérant comprimée par les compres- seurs. Le lubrifiant entraîné passe avec le réfrigérant à travers le circuit de réfrigération. Des passages ou ouvertures de trop plein de lubrifiant 56 et 56a empêchent une accumulation in- désirable de lubrifiant dans des motocompresseurs en fonctionnement du système 2. Dans des conditions de fonctionnement normales, les passages de trop plein de lubrifiant 56 rt 56a sont au-dessus des niveaux de sour- ces de lubrifiant 54 et 54a, respectivement. Cependant, en se référant à présent aux figures 1, 2 et 3, si du lubrifiant s'accumule dans la source 54, réduisant la quantité de lubrifiant dans la source 54a, et si le niveau de la source 54's'élève jusqu'à l'ouverture 56, alors du lubrifiant s'écoule de la source 54, à travers l'ouverture 56, et directement dans la chambre d'aspira- tion 46. Ceci accroit la vitesse de circulation d'huile à travers le compresseur 36. En augmentant la vitesse de circulation d'huile à travers le compresseur 36, la quantité d'huile qui est entra née dans la vapeur de ré- frigérant s'écoulant au travers est augmentée. La quan- tité d'huile qui passe de l'enveloppe 32 à l'enveloppe 32a avec le réfrigérant passant de l'une à l'autre augmente, augmentant la quantité de lubrifiant dans l'enveloppe 32a. De manière analogue, en se référant à présent aux figures 1, 4 et 5, si du lubrifiant s'accu- mule dans la source 54a, réduisant la quantité de lubri- fiant dans la source 54, et si le niveau de la source 54a s'élève jusqu'au passage 56a, du lubrifiant s'écou- le alors de la source 54a, à travers l'ouverture 56a, et directerent dans la chambre d'aspiration 46a. La vitesse de circulation de l'huile à travers le compres- seur 36a augmente, et la quantité d'huile qui est en- trainée dans le réfrigérant traversant le compresseur 36a augmente également. En résultat, la quantité d'huile passant entre les compresseurs 10 et 10a avec la vapeur de réfrigérant passant de l'un à l'autre augmente, et la quantité de lubrifiant dans l'enveloppe 32 augmente. De préférence, la pression dans la chambre d'aspiration 46 est inférieure à la pression dans l'en- veloppe 32 et, de façon similaire, la pression dans la chambre 46a est inférieure à la pression régnant dans l'enveloppe 36a. Cette différence de pression empêche la vapeur de passer des chambres à basse pression 46 et 46a par les passages de lubrifiant 56 et 56a et favori- se un écoulement de lubrifiant dans les chambres à bas- se pression à travers les passages de trop plein de lu- brifiant. On se réfère aux figures 2 et 3, dans le mo- tocompresseur 10, cette différence de pression est pro- voquée, entre autres choses, par une chute de pression de la vapeur lorsqu'elle passe à travers des pots 64 qui sont situés dans les têtes de cylindre 44. On se ré- fère aux figures 4 et 5, dans le motocompresseur IOa, cette différence de pression est provoquée, à nouveau entre autres choses, par une réduction de la pression de vapeur lorsqu'elle passe à travers les passages 66a du moteur 34a. Comme expliqué ci-dessus, les passages de trop plein de lubrifiant 56 et 56a empêchent effective- ment une accumulation indésirable de lubrifiant dans les motocompresseurs actifs du système 2. La conception unique du système 2 empêche également effectivement une accumulation indésirable de lubrifiant dans des moto- compresseurs inactifs. Plus particulièrement, la cana- lisation à basse pression et la canalisation de dériva- tion 18 sont conçues sp'cifiquement pour empêcher le lubrifiant de pénétrer dans le compresseur 10a lorsque cet élément est hors service. On se réfère à la figure 1, la canalisation à.basse pression 12 comprend une pre- mière partie 22 pour acheminer la vapeur depuis la sour- ce de celle-ci, et une seconde partie 24 reliée à la première partie pour acheminer de la vapeur en provenant et s'étendant sensiblement à angle droit par rapport à celle-ci. La canalisation de dérivation 18 comprend une première partie de dérivation 26 reliée à une première partie 22 de canalisation à basse pression 12 pour ache- miner la vapeur en provenant et sensiblement colinéaire- ment à celle-ci. Avec la disposition de canalisation expli- quée ci-dessus, le moment de vapeur de réfrigérant et de lubrifiant entraîné passant à travers la première partie 22 de la canalisation à basse pression 12 tend à transporter le réfrigérant et le lubrifiant audelà de la seconde partie 24 de la canalisation à basse pression et directement dans la première partie de dérivation 26. Lorsque la vanne de retenue 20 est fermée, ce qui se pro- duit lorsque le motocompresseur 40a est en action, la vanne de retenue empêche la valeur et le lubrifiant de traverser la canalisation de dérivation 18. La vapeur de réfrigérant et le lubrifiant entraîné est poussé à travers la seconde partie 24 de la canalisation à basse pression 12 et dans l'enveloppe 32a par l'intermédiaire de l'admission 58a de celle-ci, délivrant du lubrifiant au compresseur 36a. Cependant, lorsque la vanne de rete- nue 20 est ouverte, ce qui se produit lorsque le moto- compresseur 10a est à l'arrgte la vapeur et le lubrifiant sont libres de traverser la canalisation de dérivation 18. L'inertie du lubrifiant entraîné avec la vapeur de réfrigérant traversant la première partie 22 de la ca- nalisation à basse pression 12 pousse le lubrifiant à continuer à se déplacer le long d'une ligne droite et, ainsi, amène le lubrifiant à s'écouler dans la première partie de dérivation 26, qui est colinéaire à la pre- mière partie 2-, et empêche le lubrifiant de pen trer dans la seconde partie 24 de la canalisation à basse pressi n 12, qui s'étend sensiblement à angle droit par rapport à la première partie 22. Le lubrifiant s'écoule de la première partie de dérivation 26 dans la canalisation à pression intermédiaire 14 par l'in- termédiaire de la seconde partie de dérivation 28. Le lubrifiant ne pénètre pas dans l'enveloppe 32a et, bien entendu, ne s'y accumule, assurant une délivrance adé- quate de lubrifiant au compresseur actif 36. Ainsi, le système représente sur la Figure 1 convient bien pour assurer une délivrance adéquate de lubrifiant aux com- presseurs du système que la totalité des motocompres- seurs fonctionnent ou que certains soient à l'arrêt. En particulier, les passagesde trop plein de lubrifiant empêchent une accumulation de lubrifiant dans les com- presseurs actifs; et la disposition unique des cana- lisations à basse pression et de dérivation empêche le lubrifiant de pénétrer, et ainsi de s'accumuler, dans les compresseurs à l'arrêt. De plus, comme un examen des dessins et de l'explication qui précède le montre, le système unique de la présente invention obtient ce résultat très bénéfique sans nécessiter des canalisa- tions ou un appareil de pompage extérieurs supplémen- taires et sans exiger, par exemple, que les motocom- presseurs soient disposés à des hauteurs relatives spé- cifiques ou fonctionnent à certaines pressions. Au contraire, le système décrit ci-dessus est un disposi- tif fiable et peu co teux pour assurer une délivrance adéquate de lubrifiant à chaque compresseur d'un sys- tème à compresseurs multiples. Bien au'il ressorte que l'invention décri- te dans le présent mémoire convient pour atteindre les objectifs exposés ci-dessus, on comprendra que de nom- 2462S89 breuses modifications et modes de réalisation peuvent être imaginés par l'homme de l'art, et il est prévu que les revendications annexées couvrent de telles mo- difications et modes de réalisation comme tombant dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Système à compresseurs multiples (2) com- portant un premier étage de compresseur (1Ia) compre- nant une première enveloppe (32a), une première source de lubrifiant (64a) disposée dans celle-ci, un premier compresseur (36a) pour comprimer une vapeur, un premier moteur (34a) pour entraîner le premier compresseur (36a), et un premier passage de trop plein de lubrifiant (56a) faisant communiquer l'intérieur du premier compresseur (36a) avec la première source de lubrifiant (54a) pour faire passer du lubrifiant dans le premier compresseur (36a) lorsque la première source de lubrifiant (54a) atteint un niveau prédéterminé; et un second étage de compreseur (10) comprenant une seconde enveloppe (32), une seconde source de lubrifiant (54) disposée dans celle-ci, un second compresseur (36) pour comprimer la vapeur, un second moteur (34) pour entraîner le second compresseur (36), et un second passage de trop plein de lubrifiant (56) faisant communiquer l'intérieur du second compresseur (36) avec la seconde source de lu- brifiant (54) pour faire passer du lubrifiant dans le second compresseur (36) lorsque la seconde source de lubrifiant atteint un niveau prédéterminé; caractérisé par une canalisation à basse pression (12) comprenant une première partie (22) pour transmettre de la vapeur d'une source de celle-ci, une seconde partie (24) re- liée à la première partie (22) pour transmettre de la vapeur d'une source de celle-ci et s'étendant sensible- ment à angle droit par rapport à celle-ci, et des or- ganes (58a) reliant la seconde partie (24) à la premiè- re enveloppe (32a) dans laquelle la vapeur passe en pro- venant de la seconde partie; une- canalisation à pres- sion intermédiaire (14) pour transmettre de la vapeur de la première enveloppe (32a) à la seconde enveloppe (32); une canalisation à haute pression (16) pour transmettre de la vapeur de la seconde enveloppe (32); et une canalisation de dérivation (18) reliant la cana- lisation à basse pression (12) à la canalisation à pression intermédiaire (14) pour contourner sélective- ment la première enveloppe (32a) et comprenant une pre- mière partie de dérivation (26) reliée à la première yortie (22) de la canalisation à basse pression (12) pour transmettre de la vapeur en provenant et s'étendant sensiblement colinéairement à celle-ci, des organes (28) reliant la première partie de dérivation (26) à la ca- nalisation de pression intermédiaire (14) dans laquelle de la vapeur passe en provenance de la première partie de dérivation, et une vanne (20) pour empêcher une cir- culation de vapeur de la canalisation à pression inter- médiaire (14) vers la canalisation à basse pression (12) par l'intermédiaire de la canalisation de dériva- tion (18). 2) Système à compresseurs multiples (2) selon la revendication 1, caractérisé par des organes pour empêcher la vapeur de s'échapper des premier et second compresseurs par l'intermédiaire des premier et second passages de trop plein de lubrifiant. 3) Système à compresseurs multiples (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pre- mier compresseur (36) comprend un bloc cylindre (40a), et en ce que le premier passage de trop plein de lubri- fiant (56a) est délimité par le bloc cylindre (40a), et en ce que le second compresseur (36) comprend une tète de cylindre (44), le second passage de trop plein de lubrifiant (56) étant constitué par la tète de cylindre (44). 4) Système à compresseurs multiples (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les or- ganes d'em.êchement (64, 66a) comprennent des organes (64, 66a) pour réduire la pression de vapeur passant dans les premier et second compresseurs (36, 36a). 5) Système à compresseurs multiples (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les or- ganes de réduction comprennent des pots (64) disposés à l'intérieur du second compresseur (36); et des pas- sages de vapeur (66a) s'étendant à travers le premier moteur (34a).