Brevet FR2499168A1 — publié le 19820806

2499168. 1 9D-RA-14611 La présente invention concerne les compresseurs rotatifs et elle se rapporte plus particulièrement à un ensemble de clapet anti-retour de refoulement et de moyens de retenue qui comporte des moyens de positionnement qui assurent la fixation de l'ensemble dans une chambre de clapet d'une manière qui crée une surface d'appui à cour- bure continue pour le clapet. Dans les compresseurs rotatifs classiques, en particulier ceux du type utilisé dans les circuits de réfrigération, le compresseur comporte une paroi cylindri- que et des plaques d'extrémité qui délimitent une chambre ou cylindre de compression, un rotor monté excentriquement dans le cylindre et une palette montée coulissante dans la paroi cylindrique de façon à venir en appui contre la périphérie du rotor afin de diviser la chambre en un côté haute pression et un côté basse pression. Au cours du fonc- tionnement d'un tel compresseur, la rotation du rotor aspire le gaz dans le côté basse pression et refoule le gaz comprimé par un orifice de refoulement qui communique avec le côté haute pression qui est situé du côté de la palette opposée à celui o est situé l'orifice basse pres- sion. Le gaz à haute pression qui s'écoule par l'orifice de refoulement pénètre dans une chambre de refoulement à clapet. Dans cette chambre de refoulement à clapet est disposé un clapet anti-retour, habituellement du type à lame, qui est sollicité en appui contre l'orifice de sor- tie afin d'empêcher l'écoulement en retour, mais qui se déforme élastiquement sous l'action de la pression du gaz pour permettre au gaz comprimé de s'écouler dans la cham- bre de refoulement à clapet. Habituellement, le clapet est muni d'un organe de retenue arrière qui limite le déplace- ment du clapet dans sa position ouverte. Le rayon de cour- bure de l'organe de retenue du clapet, contre lequel le clapet repose au cours de la période de refoulement, pré- sente une importance critique et toute déformation ou aplatissement de l'organe de retenue peut provoquer l'endommagement ou la rupture du clapet. Un aplatissement, par exemple, peut avoir pour effet que le clapet à lame relativement mince colle ou reste en position ouverte et, par conséquent, provoque un écoulement en retour du gaz frigorigène. Le collage du clapet peut également avoir pour effet que le clapet vient frapper plus fortement le siège ce qui provoque la rupture du clapet. Certains clapets de refoulement de la techni- que antérieure, tels que ceux représentés dans le brevet des EUA n0 3 600 684, utilisent des organes de retenue qui sont nervurés et profilés pour permettre un mouvement limité du clapet. Lorsqu'on utilise ce type de construc- tion, il faut prendre beaucoup de soin lors de l'opération de formage pour assurer qu'il est formé une surface à rayon constant exempte de déformation et de régions plates. Dans d'autres documents de la technique antérieure relatifs aux ensembles de clapet de refoulement, tels que les bre- vets des EUA n0 4 088 424 et n0 4 137 726, des ensembles de clapet et d'organe de retenue sont décrits dans les- quels l'organe de retenue est dimensionné de façon à venir élastiquement en appui contre des parties d'une chambre de clapet de façon à maintenir fermement l'ensem- ble en position par rapport à l'orifice de refoulement. La présente invention se rapporte à un compres- seur rotatif qui comporte un corps de compresseur central qui comprend une paroi cylindrique et des plaques d'extré- mité supérieure et inférieure délimitant une chambre de compression annulaire conçue pour recevoir une charge de fluide frigorigène, et un orifice de sortie de refoule- ment à haute pression partant de la chambre de compres- sion, et elle se rapporte plus particulièrement à un ensemble de clapet de refoulement élastique et de moyens de retenue. Une chambre de refoulement à clapet est formée dans le corps central entre les plaques d'extrémité supé- rieure et inférieure. Un siège de clapet formé sur une paroi de la chambre de refoulement à clapet communique avec l'orifice de sortie de refoulement. Un organe de retenue de clapet disposé dans la chambre de refoulement à clapet est dimensionné de façon à s'étendre approxima- tivement entre les plaques d'extrémité et il comporte un élément formant base dimensionné de façon à coopérer avec une paroi de la chambre de refoulement. Sur une extrémité de l'élément formant base est formé un élement d'espace- ment qui maintient un espace entre l'élément formant base et l'orifice de sortie de refoulement dans la région du siège de clapet. Une partie de bras s'étend à partir de l'autre extrémité de la partie de base et comporte un premier point en contact avec une autre paroi de la cham- bre de refoulement et un second point en contact avec l'élément formant base pour former un point d'appui entre les extrémités de l'élément formant base. Cette configura- tion assure la fixation de l'organe de retenue dans la chambre avec l'élément formant base en appui contre la première paroi au second point de sorte qu'une surface à rayon constant est formée dans l'organe de retenue entre le point d'appui et l'élément d'espacement. Le clapet élastique est monté sur l'organe de retenue et est positionné entre sa partie de base et l'orifice de sortie haute pression et il est sollicité en appui contre l'orifice de sortie de façon à recouvrir l'orifice de sortie. Le clapet est mobile entre sa posi- tion fermée au-dessus du siège de clapet de l'orifice de sortie et une position ouverte dans laquelle il forme une courbe à rayon constant en appui contre la partie de retenue de clapet. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: figure 1, une vue de côté en coupe partielle, d'un compresseur hermétique de réfrigérateur faisant application de la présente invention; figure 2, une vue partielle, en plan, prise suivant la ligne 2-2 de la figure 1 montrant l'ensemble de clapet et d'organe de retenue de la présente invention monté dans le compresseur; figure 3, une vue schématique d'un circuit de réfrigération comportant le compresseur de la présente invention; figure 4, une vue éclatée en perspective du clapet et de l'organe de retenue avant le montage; figure 5, une vue en perspective représentant l'ensemble de clapet et d'organe de retenue; et figure 6, une vue partielle, en plan, semblable à celle de la figure 2, montrant un autre mode de réalisa- tion de l'ensemble de clapet et d'organe de retenue monté dans le compresseur. Sur la figure 1 à laquelle on se référera, on a représenté un compresseur hermétique 10 qui comporte une - enveloppe hermétique 12 dans laquelle est disposé un groupe compresseur 14 de fluide frigorigène ayant une chambre annulaire ou chambre de compresseur 16 formée à l'intérieur d'un cylindre ou carter 18. Un rotor 20 est monté à rota- tion dans la chambre 16, ce rotor étant entraîné par un excentrique 22 formé en tant que partie intégrante de l'arbre d'entraînement 24 qui s'étend vers le bas à partir du moteur 26. Un palier formé dans le châssis support principal 28 porte l'arbre 24 au-dessus de l'excentrique 22 de manière qu'il puisse être-entraîné en rotation par le moteur 26. On doit également noter que la paroi d'ex- trémité supérieure qui ferme la chambre de compresseur annulaire 16 est formée par le châssis principal 28. Le châssis principal 28 porte également le compresseur 14 à l'intérieur de l'enveloppe hermétique 12. La paroi d'ex- trémité opposée ou paroi d'extrémité inférieure 30 de la chambre de compresseur 16 porte également l'extrémité inférieure de l'arbre 24. La chambre 16 s'étend entre les parois 28 et 30. Comme plus particulièrement représenté sur la figure 2, le cylindre 18 est muni d'une fente radiale 32 dans laquelle est montée coulissante une aube ou palette 34 quii est sollicitée en appui contre la surface périphé- rique du rotor 20 par un ressort 30, divisant ainsi la chambre 16 en un côté basse pression 36 et un côté haute pression 38. Comme on peut le voir sur la figure 3, le com- presseur hermétique 10 est conçu pour être raccordé dans un circuit de réfrigération de façon à recevoir un gaz d'aspiration provenant d'un évaporateur 40 par l'intermé- diaire d'une conduite d'aspiration 42. Des moyens sont prévus pour introduire le gaz d'aspiration de la conduite d'aspiration 42 dans le côté basse pression 36 de la cham- bre 16. Typiquement, comme représenté sur la figure 2 à laquelle on se référera, ces moyens peuvent comporter une chambre ou conduit 43 ayant une région d'entrée 44 qui est formée dans le cylindre 18 et communique avec la cham- bre de compresseur 16. La région d'entrée 44 introduit le gaz basse pression dans le côté basse pression 36 de la chambre de compression 16 dans lequel il est comprimé entre la surface périphérique du rotor 20, les faces supé- rieure et inférieure de la chambre annulaire 16 et le côté haute pression de la palette 34 pendant la rotation du rotor 20 autour de la chambre. Des moyens comprenant un orifice de refoulement 46 qui communique avec une chambre 48 à clapet de refou- lement, sont prévus pour permettre le refoulement du gaz haute pression hors du côté haute pression 38 de la cham- bre annulaire 16 dans l'enveloppe hermétique 12. L'ensem- ble 50 de clapet de refoulement haute pression de la pré- sente invention est monté dans la chambre de refoulement 48 pour assurer une compression convenable du gaz qui sort de l'orifice de refoulement (46) et empêcher l'éculement inverse du gaz en retour dans la chambre de compression 16. Comme on peut le voir sur la figure 1, le gaz haute pression de la chambre de refoulement 48 s'écoule dans l'enveloppe hermétique 12 par un passage 52 formé dans le châssis principal 28. Après s'être écoulé vers le haut en balayant le moteur 26, le gaz haute pression est con- duit hors de l'enveloppe hermétique 12 par des moyens de refoulement appropriés ou orifice de sortie formés dans l'extrémité supérieure de l'enveloppe. Le gaz s'écoule ensuite par une conduite de refoulement 54, qui n'a été reorésentée que sur lafigure 3, dans le condenseur 56 dans lequel la chaleur absorbée par le fluide frigorigêne dans les autres parties du circuit est extraite. Con.lie!e gaz contenu dans le condenseur 56 est refroidi, il se con- dense de sorte que le fluide frigorigène contenu dans le dernier étage du condenseur est, par co-;ssêcuent; en grande partie à l'état liquide. Ce fluide frigorigène à l'état liquide traverse alors les moyens détendeurs 57, l'évaporateur 40 et retourne au compresseur. La présente invention se rapporte à la réalisation d'un ensemble de clapet de refoulement et de moyens de rete- nue perfectionnés qui est conçu pour etre monté dans la chambre à clapet de refoulement du compresseur de telle sorte que le clapet recouvre l'orifice de refoulement tout en fournissant en mmte temps une partie d'appui du clapet qui contraint le clapet à prendre une forme à courbure continue lorsqu:il est en position ouverte. A cette fin, comme représente sur les figures 2, 4 et 5 auxquelles on se réfrera! l'ensemble 50 d'organe de retenue et de clapet qui est monté dans la chambre 48 d'une manière que l'on décrira plus complètement ciaprès, comporte l'organe de retenue 64 et le clapet de refoule- ment 62. Pour la mise en oeuvre pratique de la présente invention, on a utilisé une tôle d'acier ayant une épais- seur de 0,010 pouce (0,254 ramin) pour fabriquer le clapet 62 et une tôle d'acier ayant une épaisseur de 0,026 pouce (0,6604 mm) pour fabriquer l'organe de retenue. On doit noter que l'épaisseur de la matière peut varier selon le type de matière utilisé, les dimensions du compresseur et autres variables. Dans le compresseur utilisé pour la mise en oeuvre pratique de l'ensemble de clapet de la pré- sente invention, la chambre de refoulement 48 est formée dans le carter 18 et s'étend entre les plaques 28 et 30. On doit noter que les dimensions, la position et la confi- guration exactes de la chambre de refoulement ne présentent pas une importance critique pour la mise en oeuvre de la présente invention, cependant, il est impératif que l'en- semble de clapet soit utilisé de façon que ses dimensions concordent avec celles de la chambre de refoulement parti- culière dans laquelle il est utilisé. La chambre 48, dans le mode de réalisation décrit ici, est délimité par des parois qui comprennent une première paroi relativement plate 66, une seconde paroi opposée 68 qui s'étend à par- tir de la paroi 66 et suit approximativement la courbure de l'enveloppe 12 dans laquelle le cylindre est monté et une paroi de raccordement 70 qui s'étend entre les parois 66 et 68. L'orifice de refoulement 46 est muni d'un siège de clapet 63 qui est positionné sur la paroi 66 au voisi- nage de la paroi 70. L'organe de retenue 64 comporte, d'une manière générale, une partie ou élément formant base relativement plat 72 et une partie de maintien contournée 74 qui intera- git avec la paroi 68 de la chambre 48 et l'élément 72 for- mant base pour assujettir l'organe de retenue dans sa position active, comme enseigné par la présente invention. Le clapet est fixé à la partie de base de l'organe de retenue, d'une manière que l'on expliquera plus complète- ment ci-après, de façon à être sollicité vers l'extérieur en appui contre la paroi 66 et à être correctement aligné pour couvrir ou obturer l'orifice de refoulement 46. L'organe de retenue est dimensionné de façon à s'étendre entre les parois d'extrémité 28 et 30 de manière à être positionné, ainsi que de ce fait, le clapet 62, correcte- ment par rapport à l'orifice de sortie haute pression 46. L'organe de retenue, lorsqu'il n'est pas déformé (figures 4 et 5 et position représentée en traits interrompus sur la figure 2) a une dimension, entre la base 72 et la par- tie 74, qui est plus grande que la dimension correspon- dante de la chambre de refoulement 48, comme représenté sur la figure 2. L'élément 72 formant base est dimensionné de façon à s'étendre le long de la paroi 66 et comporte une patte ou prolongement d'espacement 65 qui s'étend à partir de son extrémité libre adjacente à la paroi 70. La patte sert à espacer du siège la partie de l'élément 72 for- mant base qui s'étend au-dessus du siège 63 afin de per- mettre le fonctionnement correct du clapet 62 et, comme on l'expliquera, elle permet également à la partie de retenue 72 de prendre sa configuration utile d'appui de clapet. La partie de maintien contournée 74 de l'organe de retenue 64 est formée de façon à comporter trois seg- ments 76, 78 et 80 ayant des dimensions qui interagissent entre l'élément 72 formant base-et la paroi 68 pour assu- jettir l'ensemble 50 de clapet et d'organe de retenue entre les parois 66 et 68 de la,-chambre 48. Le premier segment 76 s'étend à partir de l'extrémité 84 de la base 72. Le second segment 78 est replié à partir du segement 76 en direction de la base 72-formant un premier point de contact 82 à l'intersection des segments 76 et 78 qui est conçu pour venir en appui contre la paroi 68. Le troisième segment 80 est replié à partir du segment 72 en direction de la paroi 68 formant un second point de contact 86 conçu pour venir en appui contre la base 72 en un point intermé- diaire entre l'extrémité 84 et la patte 65, l'extrémité libre du segment 80 formant un troisième point de contact 88 conçu pour venir en contact avec la paroi 68 entre le point de contact 82 et la paroi 70. Les dimensions des segments 76, 78 et 80 sont, telles que, lorsque l'ensemble 50 est dans une position installée ou déformée dans la chambre 48, les points de contact 82 et 88 sont en ferme appui contre la paroi 68, le point de contact 86 et l'extrémité 84 réagissant contre la paroi de base 72, de la manière suivante. L'interaction des points 82 et 88 avec la paroi 68 contraint le point 86 et l'extrémité 84 à maintenir la partie de l'élément 72 située entre le point 86 et l'extrémité 84 en contact intime avec la paroi 66. Comme montré sur la figure 2, du fait que la patte 65 maintient l'extémité libre de la base 72 éloignée de la paroi 66, une courbure à rayon constant est donnée à la partie A de la base 72 entre le point de contact 86 et la languette 65. En effet, comme la patte 65 maintient la partie d'extrémité de la base éloignée du siège de clapet 63, le point 86 forme pivot lorsque la base 72 se cintre ou se déforme en un élément à courbure continue exempt de tout point plat qui pourrait provoquer l'endommagement du clapet. Le clapet 62, dans sa position ouverte, est repoussé en appui contre l'or- gane de retenue et épouse la courbure continue de manière à être soutenu sur toute sa surface. Le présent mode de réalisation comporte deux orifices de refoulement 46 et, par conséquent, un obtura- teur est utilisé pour chaque orifice. A cette fin, le cla- pet 62 a la forme générale d'un U et comporte une partie centrale 61 et des obturateurs ou clapets individuels 58 qui s'étendent approximativement parallèles entre eux. Chaque clapet individuel comporte une partie 59 d'obtura- tion d'orifice à son extrémité. Quel que soit le nombre des orifices de refoulement, des moyens sont prévus pour assurer que le clapet, et, plus particulièrement, sa par- tie 59 de recouvrement d'orifice, recouvre le siège de clapet coopérant 63 de l'orifice de refoulement 46 corres- pondant. A cette fin, on prévoit une monture 90 qui com- porte deux doigts ou saillies de positionnement 92. Le clapet 62 est muni dans sa partie centrale 61 d'ouvertures 93 qui sont dimensionnées de façon à pouvoir être enfilées sur les doigts 92 de la monture 90. L'organe de retenue 94 est muni d'ouvertures dimensionnées elles aussi pour être placées sur les doigts 92. Lorsque le clapet 62 et l'organe de retenue 64 sont en place sur la monture 90, on les soude entre eux par points comme indiqué par le point 95 sur la figure 5. Pour faciliter l'opération de soudure et pour donner accès à la région à souder, une partie de la base 72 adjacente à l'extrémité 84 et une partie du segment 76 comportent une découpe ou ouverture 96 qui permet l'inser- tion d'un outil à souder (non représenté). Une ouverture sema- blable est également formée dans la monture 90 et permet à l'autre électrocde de l'appareil de soudage d'être placée en contact inti-e avec le clapet 62, assurant ainsi la for.-ation d'une soudure hcmogène et solide entre le clapet 62 et l'organe de retenue 64. Etant donné que l'organe de retenue 64 est dimensionné de façon à être correctement positionné dans la chambre 48, le positionnement exact du clapet 62 sur l'organe de retenue 64 assure le positionnement correct du clapet 62 et plus particulièrement celui de la partie 59 par rapport au siège de clapet 63. Comme mentionné ci-dessus, le clapet 62, dans sa position ouverte, est repoussé en appui contre l'organe de retenue 64 par la pression du gaz refoulé et est solli- cité à revenir dans sa position en appui contre le siège de contact 63. La durée pendant laquelle un clapet reste ouvert dans ce type de compresseur présente une importance critique. La tension superficielle de l'huile entre la surface du clapet en contact d'appui et celle de l'organe de retenue peut être, dans certains cas, suffisante pour provoquer le maintien du clapet en position ouverte suffi- samment longtemps pour provoquer un écoulement en retour dans la chambre 16 du compresseur. Pcur éviter ce problème, des ouvertures 97 sont formées dans la partie 72 de l'or- gane de retenue de façon à être approximativement alignées avec les parties 59 de recouvrement d'orifice du clapet. On a trouvé que, dans le présent cas, lorsqu'on utilise des ouvertures ayant un diamètre d'environ 0,200 pouce (5,08 mm), la tension superficielle est réduite à un niveau acceptable. Sur la figure 6, à laquelle on se référera main- tenant, on a représenté un autre mode de réalisation de l'ensemble de clapet et d'organe de retenue, figure sur laquelle on a utilisé les mêmes références que celles uti- lisées sur les figures 1 à 5 pour désigner les parties et éléments semblables. Dans de dures conditions de pression anormalement élevées, la partie A de la partie de base pourrait se déplacer vers l'extérieur, ce qui pourrait ainsi avoir pour effet de déformer sa configuration à rayon 1 41 constant. Pour éviter ce problème, il est formé un qua- trième segment 100 qui s'étend à partir du point de con- tact 88 et dont l'extrémité libre 102 est positionnée adjacente à une partie du segment A dans la région approxi- mative de l'orifice 46 et de la patte 65. Avec cet agence- ment, un déplacement excessif de la base 72 est empêché par son contact avec l'extrémité libre 102, la force appliquée étant encaissée par le segment 100 qui est en étroit contact avec la paroi 68, au point 88. REVENDICATIONS 1. Compresseur rotatif comprenant un corps cen- tral de compresseur qui comporte une paroi cylindrique (18) et des plaques d'extrémité supérieure (28) et infé- rieure (30) délimitant une chambre de compression annu- laire (16) pour recevoir une charge de fluide frigorigène, un orifice de refoulement haute pression (46) partant de la chambre de compression et un ensemble (50) de clapet de refoulement et d'organe de retenue, caractérisé en ce qu'il comporte: des parois (66,68,70) délimitant une chambre de refoulement (48) à clapet formée dans le corps central et s'étendant entre les plaques d'extrémité supérieure et inférieure, un siège de clapet (63) étant formé. sur une première (66) des parois de la chambre de refoulement à clapet et communiquant avec l'orifice de refoulement; un organe (64) de retenue de clapet monté dans la chambre de refoulement à clapet et comportant un élé- ment formant base (72) dimensionné de façon à coopérer avec ladite première paroi (66) de la chambre de refoule- ment, un élément d'espacement (65) disposé sur une extré- mité de l'élément formant base et dimensionné de façon à espacer ledit élément formant base du siège de clapet, des moyens de maintien (76,78,80) s'étendant à partir de l'élément formant base et comprenant un premier point (82) en contact avec une autre paroi (68) de la chambre de refoulement et un second point (86) en contact avec l'é- lément formant base à un point d'appui entre les extrémi- tés de l'élément formant base pour assujettir-l'organe de retenue dans la chambre avec l'élément formant base déformé entre le point d'appuiet l'élément d'espacement pour former une région à courbure à rayon constant entre eux; un élément obturateur élastique (62) monté sur l'élément formant base et le siège de clapet, cet élément obturateur étant sollicité en appui contre le siège de clapet de façon à recouvrir le sigèe de clapet, l'élément obturateur étant mobile entre sa position fermée en appui contre le siège de clapet et une position ouverte dans laquelle il présente une courbure à rayon constant en appui contre l'élément formant base de l'organe de retenue de clapet. 2. Compresseur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'organe (64) de retenue de clapet est dimensionné de façon à s'étendre entre les plaques d'ex- trémité supérieure et inférieure (28,30) pour aligner l'élément obturateur (62) par rapport au siège de clapet (63). 3. Compresseur selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'au moins deux orifices de refoulement haute pression (46) sont formés entre la chambre de com- pression (16) et la chambre de refoulement (48) à clapet, et en ce que l'élément obturateur (62) comporte une par- tie centrale (61) et des organes obturateurs (58,59) qui s'étendent à partir de la partie centrale et sont agencés pour coopérer chacun avec un orifice de refoulement res- pectif. 4. Compresseur selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'organe (64) de retenue de clapet com- porte un troisième point de contact (102) qui est posi- tionné de façon que l'élément formant base (72) vienne en appui contre lui si ledit élément formant base s'écarte de la première paroi (66) de la chambre de refoulement (48) à clapet.