Brevet FR2493490A1 — publié le 19820507

Perfectionnements dans les compresseurs hermétiques pour fluides frigorifiques La présente invention se rapporte aux compresseurs pour fluides frigorifiques et concerne notamment la catégorie des compresseurs hermétiques, qui comprennent une enveloppe hermétique renfermant un groupe motocompresseur alternatif dont le vilebrequin est vertical et présente un conduit lon- gitudinal intérieur prélevant l'huile du fond de l'enveloppe, ce conduit comprenant à un tronçon supérieur, vertical et cylindrique, qui est excentré par rapport k l'axe de rotation du vilebrequin et qui débouche à l'extrémité supérieure du vilebrequin présentant, à cette extrémité, un passage latéral de sortie Dans les compresseurs hermétiques à vilebrequin vertical largement utilisés dans les réfrigérateurs domesti- ques, l'extrémité inférieure du vilebrequin est pourvue d'un tuyau de prise d'huile qui est, en général, conique ou, de toute façon, divergeant vers le haut, et qui plonge dans le carter, constitué par la partie inférieure de l'enveloppe hermétique* Ce tuyau constitue une pompe, qui aspire l'huile à l'intérieur du conduit du vilebrequin* En ce qui concerne -- le conduit, il est pourvu d'orifices de lubrification cerres- pondant aux paliers du vilebrequin et de la tête de bielle. Notamment, les orifices de lubrification du palier de la tète de bielle et du palier supérieur du vilebrequin partent de la face latérale du tronçon supérieur, vertical et excentré, du conduit. L'huile, arrivée au débouché supérieur, est projetée contre la paroi supérieure de l'enveloppe par la force eentri-M fuge, et redescend vers le carter en coulant le long des parois latérales de cette enveloppe. Ce système sert en même, temps à refroidir l'huile, grace à l'échange thermique ave" le milieu environnant par l'intermédiaire des parois de lten- veloppe, et k maintenir l'enveloppe à une température sensible. ment égale à celle du groupe motocompresseur, suspendu à l'intérieur de l'enveloppe, Le fait que l'enveloppe et le groupe motocompresseur aient la même température présente un avantage, puisque en général un interrupteur thermostatique est fixé aux parois extérieures de l'enveloppe, qui a une fonction de contr8le sur le moteur électrique du motocompres- seur. Cet interrupteur s'ouvre en cas de surchauffe, c'est-à- dire quand on atteint une température excessive. Or, l'inter- rupteur ne capte véritablement que la température de l'enve- loppe, donc il est nécessaire que cette température extérieure reflète fidèlement celle du groupe intérieur, On connait, par le brevet US NI 3 451 615, un compres- seur hermétique dans lequel le tronçon supérieur excentré du conduit du vilebrequin présente un passage latéral de sortie, constitué par un orifice façonné dans la partie de l'extrémité supérieure du vilebrequin qui se trouve à proximité au-dessous du débouché du conduit sur la surface latérale du mime vilebre- quin. Cet orifice débouche sur une facette latérale du vilebre- quin, qui est encastrée (en retrait); elle présente, en outre, un angle spécial. La disposition de l'orifice latéral est telle qu'un jet d'huile soit projeté vers le haut par la force centrifuge, c'est-à-dire vers la paroi supérieure de l'enve- loppe, avec un angle spécial et de telle façon que cet angle ne varie pas, ou très peu, à la suite des variations de la vitesse de rotation du vilebrequin* La disposition connue grâce au brevet US NO 3 451 615 est tout à fait satisfaisante du point de vue fonctionnel, mais sa réalisation est très onéreuse, h cause du travail de perçage et de fraisage très complexe h pratiquer sur l'extré- mité supérieure du vilebrequin. Le but de la présente invention est de réaliser un compresseur, du type indiqué ci-dessus, dans lequel le vile- brequin présente, au débouché du tronçon supérieur du conduit intérieur, une configuration qui canalise et projette l'huile, de façon à obtenir des résultats sensiblement identiques à ceux du brevet précité, mais avec un travail moins onéreux. Selon l'invention, ce but est réalisé sur un com- presseur, du type indiqué plus haut, par le fait que le passage latéral de sortie, à l'extrémité supérieure du vile- brequin, est constitué d'une rainure, qui part de la face se trouvant k l'extrémité supérieure du vilebrequin, et qui s'étend du débouché du tronçon de conduit excentré jusqu'à la surface latérale de la partie se trouvant à l'extrémité supé- rieure du vilebrequin, dans la zone o la distance entre ce débouché et cette surface est minimale, et par le fait que le fond de la rainure présente une pente ascendante orientée vers cette même surface latérale' On comprendra aisément qu'une simple rainure, prati- quée sur la face se trouvant à l'extrémité supérieure du vile-. brequin est beaucoup plus facile et moins onéreuse ' réaliser que la solution complexe proposée dans le brevet précité. D'autre part, pour pouvoir projeter l'huile par la force cen- trifuge vers la partie supérieure de l'enveloppe du compressaeur,-" il suffit que ce jet soit dirigé par un élément ascendant, constitué par la pente du fond de la rainure, On pourra comprendre plus faiclement cette inventien et apprécier quelques-unes de ses caractéristiques les plus avantageuses, grece à la description détaillée suivante, qu'il faut lire en se rapportant aux dessins en annexe donnés b titre d'exemple illustratif et non limitatif, et sur les- quels s la figure 1 est une coupe verticale d'un compresseur la figure 2 est une vue en perspective de la partie supérieure du vilebrequin du compresseur; la figure 3 est une vue sur l'extrémité supérieure du même vilebrequin; et la figure 4 est une coupe fragmentaire, faite selon IV-IV de la figure 3. En se référant aux figures 1 et 2, on reconnaIt qurun compresseur hermétique pour fluide frigorifiques, du type qui est couramment utilisé par exemple dans les réfrigérateurs !, domestiques, comprend une enveloppe hermétique 10 en tôle, La forme de cette enveloppe 10 est- bien connue: sa section horizontale a une forme elliptique ou bien ovale, et sa sec- tion verticale présente une forme bombée, à la fois dans les parties supérieure et inférieure. Notamment, la partie supé- rieur* de l'enveloppe 10 est faite d'une calotte 12, qui déli- mite la partie supérieure de l'espace intérieur de l'enveloppe 10. La calotte 12 présente un bord périphérique qui est soudé au bord correspondant d'une cuve inférieure 14. La partie du 1îc fond de cette cuve 14 constitue un carter qui contient une réserve d'huile 16. Dans l'enveloppe 10 est suspendu d'une façon élasti- que le corps 18 d'un compresseur. Le corps 18 comprend, entre autres, un cylindre 20 à axe horizontal, dans lequel est monté un piston 22. Au piston 22 est accouplé, par l'intermédiaire d'une bielle 24, un maneton 26 d'un vilebrequin à axe vertical, indiqué sur le dessin par la référence 28. Le corps 18 soutient, dans la partie inférieure, le stator fixe 30 d'un moteur électrique, dent le roter est dési- gné par la référence 32. Le roter est emmanché sur un prolonge- ment inférieur tubulaire 34 du vilebrequin 28. En se référant aux figures 1 et 3, on voit que le vilebrequin 28 comprend un tourillon principal inférieur 36 et un tourillon principal supérieur 38. Entre les deux tourillons principaux 36 et 38, le vilebrequin 28 comprend, du bas vers le haut, un maneton 40 et un contre-poids 42. Comme illustré sur la figure 1, le tourillon principal inférieur 36 est monté de façon b pouvoir tourner dans un orifice alésé 44 du corps 18, qui constitue un palier principal inférieur, placé en dessous du maneton 40e Sur la partie supérieure du corps 18, on remarque un élément à plaque 46. Cet élément b plaque 46 constitue un palier principal supérieur et présente, à cette fin, un orifice alésé 48, dans lequel est monté, de façon à pouvoir tourner, le tourillon principal supérieur 38. git vers le haut) et un orifice terminal inférieur 54. Lt'élé- ment tubulaire 52 plonge dans la réserve d'huile 16o Pendant la rotation du vilebrequin 28, l'huile qui passe-au travers de l'orifice 54 en pénétrant dans l'élément. tubulaire 52 est poussée vers le haut dans le conduit 50 puisque la divergence de la partie conique de l'élément 52 engendre, à cause de la force centrifuge, une force verticale, orientée vers le haut. De l'extrémité supérieure du conduit 50 part vers le haut un tronçon de conduit supérieur vertical, cylindrique et excentré. Le tronçon de conduit 56 s'étend à travers le tou- rillon principal inférieur 36, le maneton de bielle 26 et le tourillon principal supérieur 38, et débouche au sommet du vilebrequin 28, d'une façon qui sera expliquée par la suite.. La zone supérieure du conduit 50 communique avec l'extérieur du tronc tubulaire 34 par l'intermédiaire d'un orifice latéral 58. De ce dernier part une rainure hélico!dale , qui atteint la surface du tourillon principal inférieur %6 pour le lubrifier. Toujours dans un but de lubrification, du tronçon de conduit supérieur 56 partent deux orifices latéraux 62 et 64, qui débouchent sur les surfaces correspondantes extérieures du maneton 40 et du tourillon principal supérieur 38. Audessus du tourillon principal supérieur 38, le vilebrequin 28 présente une partie d'extrémité supérieure ou tête 66, qui fait saillie au-dessus de l'élément k plaque 46, et qui se trouve à proximité du sommet de la calotte 12. La tOte 66 présente une surface supérieure bombée 68, et une surface latérale cylindrique 70 (figures 2 et 4).; En se référant maintenant aux figures 2 et 4, on voit - que l'extrémité supérieure du tronçon de conduit supérieur 56 s'étend dans la tête 66 et débouche sur la surface supérieure Dans les figures 3 et 4, l'axe de rotation du vile- brequin 28 est indiqué par X, et l'axe excentré du tronçon de conduit 56 est indiqué par X1. Les deux axes X et Xi se trou- vent sur un plan diamétral commun P. Dans la tête, ou partie supérieure 66, est pratiquée, à partir de la surface supérieure 68, une rainure 72, qui coupe le débouché du conduit 56. La rainure 72 peut être très aisément pratiquée au moyen d'une fraise-scie, par une opéra- tion de fraisage en plongée, c'est-à-dire par un mouvement de pénétration de la fraise dans la tête 66 dans une direction parallèle à celle des axes X et X1 Il faut utiliser une fraise à profil rectangulaire à trois tailles* C'est ainsi qu'on ob- tient une rainure 72 qui présente une paroi de fond 74, qui a la forme dtun élément d'arc, et deux flancs 76 et 78 qui sont plans et parallèles. Dans la figure 3 on a indiqué par R le sens de rotation du vilebrequin 28. Par rapport à ce sens de rotation, et en correspondance du débouché du tronçon de conduit 56, le flanc 76 se présente comme le flanc antérieur, et le flanc 78 comme le flanc postérieur. L'angle formé par les deux flancs 76 et 78 de la rainure 72 par rapport au plan diamétral P. est tel que le flanc postérieur 78 forme, avec la surface périphérique 70 de la tête 66, une arête acérée 80 (figure 3), qui est orientée vers l'avant par rapport au sens de rotation R. Il résulte que cet angle, appelé e(, est de 300, donc très avantageux. La disposition de la rainure 72 est telle que-l'arête 80 se trouve sur le plan commun P. Le flanc postérieur 78 se trouve être dans une position très avantageuse, c'est-à-dire pratiquement tangente à la sur- face du tronçon de conduit excentré 56 dans la sone de ce con- duit qui est postérieure par rapport au sens de rotation R, La rainure 72 a, en outre, en coupe transversale, une largeur Y, dont la valeur est comprise entre le rayon d'excentricité E et le diamètre D du tronçon de conduit excentréo Comme déjà indiqué, le fond 74 de la rainure a une forme d'élément d'arc, grace b la technique de fraisageo Dans les figures 3 et 4 on a indiqué par P le flux d'huile qui monte le long du tronçon de conduit 568 GrAce b la force centrifuge, ce flux se concentre en particulier sur la partie la plus excentrée de la paroi du tronçon de conduit 56e Quand le flux F atteint l'intersection avec la rainure 72, la force centrifuge le fait dévier vers la partie de rainure 72a, qui est excentrée au maximum par rapport à l'axe X. Il apparat+ clairement que la partie 72b de la rainure 72 se trouvant du c8té opposé au débouché du tronçon de conduit 56, n'a aucune fonction et pourrait être supprimée sans aucun problbme. Sa présence est simplement due b la technique du fraisage, qui fournit la rainure 72 dans son ensemble. Comme déjà indiqué, la rainure 72, obtenue par frai- sage, présente un fond 74 qui est arqué. En réalité, il n'est pas indispensable d'obtenir un fond arqué, mais simplement un fond qui présente une pente ascendante en direction de la sur- face latérale 66, et notamment vers la partie utile 72a. Grace au rayon de courbure de la fraise, et donc du fond 74, qui mesure 20 mm, la partie en pente ascendante 74a peut Stre com- parée à un plan incliné très court, car sa longueur est d'envi- ron 2 mm. De préférence, le centre de courbure du fond en arc est situé dans une zone comprise entre l'axe (X) du vilebrequin et l'axe (X1) du tronçon de conduit excentré (56). Le flux F, quand il est dévié vers la rainure 72a, est indiqué par G. Ce flux ascendant G reste adhérent au flanc postérieur 78 de la rainure, grace b l'action de la force cen- trifuge. Quand le flux G atteint l'arête 80, il se transforme en giclée ou jet libre S, qui est poussé en même temps vers le haut et vers l'extérieur par la pente du fond 74a. La présence de l'arête k angle vif 80 favorise la poussée du jet S. L'arête,- 80 se trouve, en outre, sur le point le plus excentré par rapport à l'axe X, c'est- -dire 1l o la force centrifuge est la plus importante. La pente optimale du fond 74a par rapport au plan horizontal, indiquée par l'angle ' sur la figure 4, est d'en- viron 16-18 . Avec une telle pente on obtient, grice à la force centrifuge, un bon jet d'huile contre le haut de la calotte 12, et ceci se produit pratiquement pour toute la ganmme de vitesses de rotation du vilebrequin 28. Comme déjà indiqué, la largeur V de la rainure est moindre que le diamètre D du tronçon de conduit 56. La valeur préférée de cette largeur W est de 0,7 fois le diamtre D. Dans ces conditions, le tronçon de conduit 56 trouve un ample débouché latéral direct, dans la zone o la force centrifuge est maximale, dans la zone qui se trouve en face de l'ar&te 80 par rapport au sens de rotation Re Ce débouché direct favorise la sortie de l'huile sous forme de jet S quand la portée d'huile est la plus élevée et quand la vitesse de rotation du vilebrequin 28 se trouve k la limite supérieure de son champ de vitesse. REVEND ICAT IONS 1. Compresseur hermétique pour fluides frigorifiques, comprenant une enveloppe hermétique, dans laquelle est enfermé un groupe motocompresseur alternatif à vilebrequin vertical, ce vilebrequin présentant un conduit longitudinal intérieur, qui prélève l'huile du fond de l'enveloppe, ledit conduit cem- prenant un tronçon supérieur vertical cylindrique, qui est excentré par rapport k l'axe de rotation du vilebrequin, et qui débouche k l'extrémité supérieure du vilebrequin présentantq, k cette extrémité, un passage latéral de sortie, caractérisé par le fait que ledit passage latéral de sortie est constitué d'une rainure (72a) pratiquée k partir de la face de l'extré- mité supérieure (68) de ce même vilebrequin, et qui s'étend du débouché du tronçon de conduit excentré (56) jusqu'k la surface latérale (70) de l'extrémité supérieure (66) du vilebrequin (28), dans la zone eo la distance entre ce débouché et cette surface est minimale, et par le fait que le fond de la rainure (74a) présente une pente ascendante en direction de la surface latérale (70)o î. 2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les flancs (76, 78) de la rainure forment, par rapport au plan diamétral commun (P) k l'axe de rotation (X) du vilebrequin (28) et k l'axe (X1) du tronçon de conduit excentré (56), un angle (') tel que le flanc (78) postérieur par rapport au sens de rotation (R) forme avec la surface périphérique (66) une arête k angle vif (80), orientée vers l'avant par rapport au sens de rotation (R). 3. Compresseur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'ar te k angle vif (80) est située sur ledit plan commun (P): 4. Compresseur selon la revendication 2 ou 3, caractée- risé par le fait que l'angle (") formé par les flancs (76, 78) avec le plan commun (P), est d'environ 300o o Compresseur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que le flanc postérieur (78) de la rainure (72a) est pratiquement tangent à la surface du tron- çon de conduit excentré (56) dans une zone dans laquelle ce dernier est postérieur au sens de rotation (R)o Compresseur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la rainure (72a) a, en coupe transversale, une largeur W, dont la valeur est comprise entre le rayon dtexcentricité (E) et le diamètre (D) du tronçon de conduit excentré (56). 7. Compresseur selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la largeur de la rainure (72a) est d'environ 0,7 fois le diamètre (D) du tronçon de conduit excentré (56). 8. Compresseur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par le fait que le fond (74a) de la rainure (72a) forme, par rapport au plan horizontal, un angle (ô), à pente ascendante d'environ 16-18 . 9. Compresseur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait que la rainure (72a) à fond ascendant (74a) constitue une partie de rainure qui présente un fond (74) en forme d'arc, obtenu au moyen d'un fraisage en plongée par une fraise à profil rectangu- laire, 10. Compresseur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le rayon de courbure de l'arc du fond (74) de la rainure (72) est d'environ 20 mm, et le centre de courbure de l'arc est situé dans une zone comprise entre l'axe (X) du vilebrequin (28) et l'axe (X1) du tronçon de conduit excentré (56).