Brevet FR2534323A1 — publié le 19840413

Dispositif pour le refroidissement des spires en bout de moteur dans un compresseur. La présente invention concerne un disposi- tif de refroidissement pour un groupe moteur-com- presseur hermétique et, plus particulièrement, un dispositif de refroidissement qui pulvérise radiale- ment une partie du lubrifiant pompé par un tube col- lecteur, directement contre les spires inférieures en bout du stator du moteur. Un problème d'une préoccupation majeure concernant les groupes moteur-compresseur herméti- ques réside dans la chaleur engendrée lors du fonc- tionnement de ces derniers et qui diminue l'effica- cité du refroidissement du compresseur Divers dis- positifs ont été montés à l'intérieur du logement du groupe moteurcompresseur pour pomper le lubrifiant d'un carter à huile prévu dans ce dernier et le diri- ger sur ou contre les différents organes structuraux dans le but de réduire la température à laquelle ces derniers sont portés en raison de la chaleur engen- drée par le fonctionnement de ce groupe moteur-com- presseur Un exemple d'un dispositif de ce type est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3.618 337 dans lequel une partie du lubrifiant pompé est utilisée pour refroidir la couronne inférieure en bout du rotor et, ensuite, les spires inférieures en bout du stator En particulier, l'huile s'écoule du carter à huile et monte dans un tube collecteur du- quel elle pénètre dans une chambre définie par les surfaces intérieures de la couronne en bout du rotor, une bride du tube collecteur qui est disposée radia- lement, ainsi que le vilebrequin rotatif Des passa- ges s'étendent radialement dans la couronne en bout du rotor, de telle sorte que l'huile contenue dans la chambre puisse s'écouler à travers ces passages et être dispersée contre les spires inférieures en bout du stator en vue de leur refroidissement Toutefois, étant donné que le lubrifiant doit tout d'abord tra- verser les passages ménages dans les couronnes en bout du rotor avant d'entrer en contact avec les spi- res inférieures en bout du stator, le refroidissement auquel ces spires sont soumises, est réduit en raison de l'élévation de température du lubrifiant à mesure " qu'il s'écoule à travers les passages radiaux en dis- sipant l'énergie thermique de la couronne en bout du rotor. Un autre inconvénient du dispositif décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique 3.618 337 réside dans l'accroissement de coût résul- tant de la structure définissant la chambre à huile, en l'occurrence, la couronne en bout du rotor, la bride radiale du tube collecteur, ainsi que les as- semblages d'éléments de fixation requis pour assujet- tir cette bride radiale aux surfaces inférieures de la couronne en bout du rotor, sans compter le forage de plusieurs passages radiaux dans cette couronne. Un autre dispositif de la technique anté- rieure semblable au dispositif précité de la techni- que antérieure est décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique 3 560 116 dans lequel de l'huile est distribuée en deux courants par une pompe, un de ces courants étant utilisé à des fins de lubrification normales associées aux pièces disposées dans la zone supérieure du logement, tandis que le second courant sert à refroidir directement les pièces du moteur. Les deux courants sont créés par deux tubes collec- teurs de pompage d'huile, à savoir un tube intérieur et un tube extérieur, le tube extérieur pompant le lubrifiant vers le haut à travers la zone définie en- tre les deux tubes, pour l'amener dans une chambre -3 définie par la couronne inférieure de court-circuitage du rotor, une bride disposée radialement sur la par- tie supérieure du tube extérieur, ainsi que le tube in- térieur qui s'étend vers le haut en direction du vile- brequin rotatif Dans la bride radiale, sont creusées des gorges disposées radialement et qui, conjointement avec la surface inférieure de la couronne inférieure de court-circuitage, forment des passages radiaux pour acheminer une partie du lubrifiant contre les extrémités inférieures de l'enroulement du stator Le refroidissement auquel sont soumises ces extrémités d'enroulement, est réduit, étant donné que l'huile de- vant y être pulvérisée, a absorbé l'énergie thermique de la bride radiale, du tube collecteur intérieur et de la couronne inférieure de court-circuitage'du rotor. Comme c'est le cas avec le dispositif de refroidisse- ment de la technique antérieure décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique 3 618 337, la tempé- rature du rotor est généralement supérieure à celle du stator, réduisant ainsi davantage l'effet de refroi- dissement exercé par l'huile sur les extrémités infé- rieures de l'enroulement du stator. En outre, le dispositif de refroidissement décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 560 116 augmente de manière inopportune le coût du compresseur en raison de sa construction assez complexe pour laquelle on doit prévoir deux tubes collecteurs disposés coaxialement, la bride radiale disposée sur la partie supérieure du tube collecteur extérieur, ainsi que les gorges creusées dans la bride radiale. Le dispositif de refroidissement de la pré- sente invention supprime les inconvénients et les pro- blèmes dont il est fait mention dans la technique an- térieure précitée en prévoyant un tube collecteur de lubrifiant dans lequel est pratiqué un trou disposé radialement Ce trou est localisé axialement sur le tube collecteur de lubrifiant, de telle sorte que l'huile projetée radialement vers l'extérieur à tra- vers ce trou n'entre pas en contact avec d'autres parties du moteur au cours de son trajet vers et di- rectement contre les surfaces intérieures radiales des spires inférieures en bout du stator Etant don- né que l'huile projetée radialement vers l'extérieur à travers le trou précité est pompée directement par le tube collecteur de lubrifiant hors du carter à huile, cette partie de l'huile maintient une tempéra- ture pratiquement constante, de façon à assurer un refroidissement maximum des spires inférieures en bout du stator Etant donné que cette partie de l'huile pompée n'atteint pas tout d'abord d'autres éléments du moteur avant d'entrer en contact avec les spires infé- rieures en bout du stator, le refroidissement auquel est soumis ce dernier par cette partie de l'huile pom- pée est plus intense que le refroidissement résultant de l'utilisation des dispositifs de refroidissement pré- cités de la technique antérieure. Le dispositif de refroidissement de la pré- sente invention contraste également avec les disposi- tifs de refroidissement de la technique antérieure en ce sens qu'il est nettement moins coûteux à réaliser, étant donné qu'il n'implique pas l'utilisation d'orga- nes structuraux supplémentaires, par exemple, des bri- des s'étendant radialement à partir de la partie supé- rieure du tube collecteur, des gorges creusées dans la bride radiale, ou plusieurs tubes collecteurs dis- posés coaxialement. Un autre avantage du dispositif de refroidis- sement de la présente invention réside dans le fait qu'il exige des tolérances moins rigoureuses pour les spires inférieures en bout du stator grâce à une pro- jection directe de l'huile sur ces spires en bout, rendant ainsi l'immersion de ces dernières dans l'hui- le moins critique pour le contrôle des températures du moteur comme ce peut être le cas dans certains compres- seurs de la technique antérieure. Dans une forme de réalisation de-la présente invention, on prévoit, dans un groupe moteur-compres- seur hermétique, un dispositif de refroidissement com- prenant un tube collecteur de lubrifiant dont une ex- trémité est reliée à un vilebrequin rotatif et dont l'extrémité opposée s'étend dans un carter à huile dis- posé dans le logement du groupe moteur-compresseur. Ce tube collecteur comporte un alésage axial s'éten- dant vers le haut à partir de son extrémité opposée et à travers lequel l'huile est pompé'e du carter Les spires inférieures en bout du stator du moteur s'éten- dent vers le bas, de telle sorte que leurs surfaces intérieures radiales soient, dans le sens radial, ad- jacentes à et espacées du tube collecteur Dans le tube collecteur, s'étend également un passage radial qui communique avec l'alésage axial et qui est orien- té directement vers les spires inférieures en bout du stator Lorsque le tube collecteur de lubrifiant est entraîné en rotation, une partie du lubrifiant pompée vers le haut à travers l'alésage axial est pro- jetée radialement vers l'extérieur à travers le pas- sage radial et directement contre les surfaces inté- rieures radiales des spires intérieures en bout du stator avant d'entrer en contact avec n'importe quelle autre partie du groupe moteur. Un objet de la présente invention est de fournir, pour un groupe moteurcompresseur hermétique, un dispositif de refroidissement perfectionné qui achemine une partie de l'huile du carter vers le haut à travers un tube collecteur de lubrifiant, pour la projeter ensuite directement contre les surfaces in- térieures radiales des spires inférieures en bout du stator avant qu'elle entre en contact avec d'autres éléments du moteur en en absorbant la chaleur. Un autre objet de la présente invention est de fournir un dispositif de refroidissement perfec- tionné d'une fabrication peu coûteuse pour les spires inférieures en bout d'un stator dans un groupe moteur- compresseur hermétique. Les objets et caractéristiques ci-dessus de la présente invention, ainsi que d'autres en même temps que la façon de les réaliser apparaîtront plus clairement et l'invention elle-même sera mieux compri- se à la lecture de la description ci-,après d'une forme de réalisation de l'invention donnée en se référant à l'unique dessin annexé qui est une vue en coupe longi- tudinale de la partie inférieure d'un groupe moteur- compresseur hermétique renfermant une forme de réali- sation préférée de la présente invention. En se référant à ce dessin, la partie infé- rieure 2 d'un groupe moteur-compresseur hermétique qui y est représentée, comprend un logement extérieur de compresseur 4 qui renferme un rotor 6 solidarisé à un vilebrequin 8 pour tourner avec ce dernier, un stator 10 fixé à l'intérieur du logement 4, un carter à huile 12 disposé dans la partie inférieure du loge- ment extérieur 4, ainsi qu'un dispositif de refroidis- sement 14 suivant la présente invention. Le vilebrequin 8 est monté de la manière ha- bituelle à l'intérieur du groupe moteur-compresseur 2 et il renferme plusieurs passages disposés axialement 16, 18 et 20 en vue d'acheminer l'huile aux éléments supérieurs du groupe moteur-compresseur 2 La partie de l'huile distribuée vers le haut à travers les pas- sages 16, 18 et 20 est généralement recyclée au car 2534325- ter 12 par gravité. Le rotor 6 comporte des couronnes en bout 22, tandis que le stator 10 comporte des spires en bout de moteur 24 s'étendant vers le bas dans le lo- gement extérieur 4, de telle sorte que leurs extré- mités inférieures puissent être disposées en dessous du niveau d'huile 26 dans le carter 12. Le dispositif de refroidissement 14 comprend un tube collecteur 28 comportant une partie médiane généralement cylindrique 30, une partie inférieure conique 32 réunie à cette partie médiane 30, ainsi qu'une partie supérieure 34 disposée à l'intérieur du passage 16 défini dans le vilebrequin 8 Comme le montre le dessin, le tube collecteur 28 renferme un alésage axial 36 qui communique avec le passage 16 du vilebrequin 8 L'extrémité inférieure de l'alésa- ge axial 36 définit, dans la partie conique 32, une ouverture 38 qui est située en dessous du niveau d'huile 26. A l'intérieur du tube collecteur 28, est mé- nagé un trou 40 s'étendant radialement et à travers lequel une partie du lubrifiant pompé est projetée ra- dialement vers l'extérieur Une caractéristique im- portante du dispositif de refroidissement 14 réside dans la localisation axiale du trou 40 dans le tube collecteur 28 Ce trou 40 est disposé dans le tube collecteur 28 de telle sorte qu'il soit orienté direc- tement vers les surfaces intérieures radiales 42 des spires-en bout 24 du stator, tout en étant situé en dessous des surfaces inférieures 44 des couronnes en bout 22 du rotor Grâce à cette localisation du trou 40 dans le tube collecteur 28, la pulvérisation d'huile 46 sortant de ce trou 40 ne rencontre aucun obstacle et elle est projetée directement contre les surfaces intérieures radiales 42 des spires en bout 24 du stator. Une enceinte 48 est fixée à la partie infé- rieure du logement extérieur 4 en étant disposée co- axialement et à l'écart du tube collecteur 28 afin d'atténuer les effets de la cavitation Cette encein- te 48 comporte plusieurs trous 50 par lesquels l'hui- le contenue dans le carter 12 peut s'écouler pour cir- culer dans l'enceinte 48. Lors de la mise en service, le vilebrequin 8 est entraîné en rotation dès la mise en action du groupe moteur-compresseur 2 et il fait tourner le tu- be collecteur 28 à l'intérieur de l'enceinte 48 L'hui- le contenue dans le carter 12 est alors aspirée vers le haut à travers l'alésage axial 36 à partir duquel une partie de cette huile continue à monter dans les passages 16, 18 et 20 en vue de lubrifier les éléments du compresseur qui sont situés dans la partie supé- rieure du groupe moteur-compresseur 2 Le reste de l'huile pompée vers le haut à travers l'alésage axial 36 est projeté radialement vers l'extérieur à travers le trou 40 et directement contre les surfaces inté- rieures radiales 42 des spires en bout 24 du stator et, du fait que le trou 40 est situé en dessous des surfaces inférieures 44 de la couronne 22, la pulvéri- sation d'huile 46 ne peut entrer en contact avec une partie quelconque du groupe moteur-compresseur avant d'atteindre les surfaces intérieures 42 des spires en bout 24 du stator, éliminant ainsi pratiquement toute élévation virtuelle de température de la pulvérisation d'huile 46 qui pourrait réduire le refroidissement des spires en bout 24 du stator par le dispositif de re- froidissement 14. Bien que la présente invention ait été décri- te en se référant à une forme de réalisation spécifi- que, il est entendu que d'autres modifications peuvent y être apportées En conséquence, la présente deman- de est destinée à couvrir toutes les variantes, utili- sations ou adaptations de l'invention conformément aux principes généraux de cette dernière, et elle en- globe les dérogations à la présente description qui ne s'écartent pas de la pratique habituelle ou connue dans la technique concernée par la présente invention et qui rentrent dans le cadre des revendications ci- après. REVENDICATIONS 1 Groupe moteur-compresseur hermétique com- prenant un logement extérieur ( 4) dans le fond duquel est défini un carter à lubrifiant ( 12), un vilebre- quin rotatif ( 8) disposé verticalement dans ce loge- ment, ainsi qu'un moteur comportant un stator ( 10) disposé circonférentiellement autour du vilebrequin rotatif et un rotor ( 6) solidarisé à ce vilebrequin rotatif pour tourner avec celui-ci, ce groupe moteur- compresseur renfermant un dispositif de refroidisse- ment ( 14) comprenant: un tube collecteur de lubrifiant centrifuge ( 28) dont une extrémité est solidarisée au vilebrequin ro- tatif ( 8) pour tourner avec ce dernier et dont l'ex- trémité opposée s'étend verticalement dans le carter à lubrifiant ( 12), ce tube collecteur ( 28) renfermant un alésage axial ( 36) qui s'étend vers le haut à par- tir de l'extrémité opposée précitée; le stator ( 10) comporte des spires inférieures en bout ( 24) qui s'étendent vers le bas dans le loge- ment extérieur ( 4), les surfaces intérieures radiales ( 42) de ces spires inférieures en bout ( 24) étant, dans le sens radial, adjacentes à et espacées du tu- be collecteur ( 28); le tube collecteur ( 28) renferme un passage ra- dial ( 40) communiquant avec l'alésage axial ( 36) et orienté directement vers les spires inférieures en bout ( 24) du stator en vue de projeter une partie du lubrifiant pompé vers le haut dans l'alésage axial r ( 36), radialement vers l'extérieur à travers ce pas- sage radial et directement contre les surfaces inté- rieures radiales ( 42) des spires inférieures en bout ( 24) en vue de les refroidir avant d'entrer en con- tact avec d'autres parties du moteur. 2 Groupe moteur-compresseur suivant la re- vendication 1, caractérisé en ce que la partie infé- 1 l rieure des spires inférieures en bout ( 24) du stator ( 10) est immergée dans le carter à lubrifiant ( 12). 3 Groupe moteur-compresseur suivant la re- vendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du passage radial ( 40) est inférieur à celui de l'alésa- ge axial ( 36). 4 Groupe moteur-compresseur suivant la re- vendication 1, caractérisé en ce que le passage radial ( 40) est constitué d'un trou pratiqué dans le tube collecteur ( 28) et situé axialement en dessous du ro- tor ( 6). Par procuration de TECUMSEH PRODUCTS COMPANY Le mandataire est R Baudin