Brevet FR2596461A1 — publié le 19871002

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, aux compresseurs pour appareils domestiques, tels que les réfrigérateurs, les appareils de conditionnement d'air, etc. Plus précisément, l'invention se rapporte à un compresseur comportant un organe en spirale fixe et un organe en spirale mobile afin de comprimer un fluide. On connaît déjà un compresseur à spirales incluant un organe en spirale mobile et un organe en spirale fixe. Chacun de ces deux organes a un enroulement en forme de développante ou ayant une configuration semblable. Les organes en spirale fixe et mobile sont disposés à l'opposé l'un de l'autre, l'une des extrémités de chaque spirale étant en contact avec la surface de l'organe opposé. Quand l'organe en spirale mobile se déplace, le volume de l'espace de compression en forme de croissant délimité par les deux enroulements en spirale diminue, ce dont résulte une compression du fluide interposé, par exemple, du réfrigérant enfermé dans ledit espace de compression. On se propose de décrire le principe de l'opération de compression réalisée par ce type de compresseur en se référant aux figures 1 à 4 lesquelles ne représentent qu'une paire de spirales, les plaques supérieure et inférieure étant enlevées. Un compresseur à spirales typique comprend un enroulement en spirale fixe lla, et un enroulement en spirale mobile 13a, avec un orifice d'évacuation 15 disposé au voisinage du centre C1 de la spirale fixe lla. Le centre C2 de la spirale mobile 13a est décalé du centre C1 de la spirale fixe lla d'une distance E. Un certain nombre d'espaces fermés P1 et P2 sont définis entre l'enroulement fixe lla et l'enroulement mobile 13a, comme le montrent les figures 1 à 4. Le mouvement relatif entre les enroulements en spirale lla et 13a va être décrit ci-après en considérant plus particulièrement l'un des espaces colos, par exemple, l'espace P1. L'espace fermé P1 se déplace de la posi tion radialement la plus à l'extérieur vers l'intérieur des enroulement en spirale pendant que l'enroulement mobile 13a décrit une orbite autour du centre C1 de l'enroulement fixe îîa, tout en maintenant une distance excentrique E prédéterminée, comme le montrent successivement les figures 1 å 4. On comprend facilement en considérant les figures 1 à 4 que le volume de l'espace fermé P1 diminue progressivement à mesure que ce mouvement progresse.En conséquence, le fluide contenu dans l'espace fermé P1 est comprimé jusqu'au maximum représenté sur la figure 4, avant d'être finalement évacué par l'orifice 15. Dans ce type de compresseur, si le joint de l'espace de compression formé entre la spirale fixe et la spirale mobile est imparfait, le fluide, par exemple, le réfrigérant présent dans l'espace de compression s'en échappe peu & peu, ce qui se traduit par une diminution de l'ef- ficacité du compresseur. I1 ressort clairement de l'exposé précédent que la présence d'un système d'alimentation d'huile lubrifiante est un facteur essentiel pour obtenir une efficacité de compression élevée. La Demanderesse de la présente invention a réalisé un compresseur à spirales, du type représenté sur la figure 5, qui est censé faire partie de la technique antérieure, mais sera néanmoins décrit ci-après aux fins d'illustrations. La figure 5 représente la structure d'un compresseur & spirales 21. Le compresseur 21 comprend un moteur 23 et un groupe de compression 25 logés dans un carter hermétique 27 (dont une partie seulement est représentée). Le groupe compresseur 25 comprend une spirale fixe 29 et une spirale mobile 31 qui est supportée indirectement sur l'une des surfaces d'un cadre 33 lequel est fermement supporté par la paroi intérieure du carter 27. Un palier principal 35 fait partie intégrante du cadre 33, au centre de celui-ci, et fait saillie sur la surface arrière de ce dernier. Le moteur 23 est monté sur l'autre face du cadre 33. ta partie principale 37a d'un vilebrequin 37, qui traverse le moteur 23 est supporté à rotation par le palier principal 35 du cadre 33. une partie excentrique 37b fait partie intégrante du vilebrequin 37, au sommet de celui-ci. Le centre de la partie excentrique 37b est décalé d'une distance prédé- terminée du centre de la partie principale 37a du vilebrequin. La partie centrale de la spirale fixe 29 est surélevée de manière à former une plaque circulaire au un disque 29a. Un enroulement en spirale fixe 29b en forme de développante ou ayant une configuration analogue se dresse, comme on le voit sur les figures 1 à 4, sur la face intérieure du disque 29a, vers la spirale mobile 31. Un orifice d'évacuation 39 est prévu au voisinage du centre de la spirale fixe 29b. L'enroulement en spirale mobile 31 comporte un disque 31a sur la surface extérieure duguel déborde le bord inférieur 28 de la spirale fixe 29. Un compartiment de compression 41 est ainsi créé entre le disque 29a de la spirale fixe 29 et le disque 31a de la spirale mobile 31. Un enroulement en spirale 31b, en forme de développante ou ayant une configuration similaire se dresse aussi sur la spirale mobile 31, vers le compartiment de compression 41 et s'applique a glissement contre la surface intérieure du disque 29a de l'enroulement en spirale fixe 29. De même, l'enroulement en spirale fixe 29b est tenu au contact de la surface du disque 31a de la spirale mobile 31.Les surfaces en regard des disques 29a et 31a sont polies comme des miroirs; en conséquence, les parois de î'enrouleent en spirale fixe 29b et mobile 31b sont maintenues en contact constant et un certain nombre d'espaces de CCMpRes9r0n en croissant sont criés, comme conséquence de leurs posi- tions relatives, entre les deux entoulements en srirle 29b et 31b, comme il a été explique'. Un'palier 43 est formé sur l'autre face du disque 31a de la spirale mobile 31, et reçoit la partie excentrique 37b du vilebrequin 37. La partie inférieure du vilebrequin 37 trempe dans un bain d'huile de lubrification 45 contenu dans une cuvette 47 formée à la base du carter 27. Un canal d'admission d'huile 49 est formé à l'intérieur du vilebrequin, le long de son axe. Le canal 49 est excentre par rapport à l'axe du vilebrequin 37. L'une des extrémités du canal d'arrivée d'huile 49 s'élève jusqu'à l'extrémité supérieure de la partie excentrique 37b et communique avec l'espace 51 défini par la face supérieure de la partie 37b, l'autre face du disque 31a de la spirale mobile 31, et par la paroi intérieure du palier 43. L'autre extrémité du canal d'arrivé 49 s'étend au voisinage de l'extrémité inférieure de la partie principale 37a de l'arbre 37. Un certain nombre de canaux latéraux 49a, 49b et 49c, qui communiquent avec le canal d'arrivée d'huile 49, sont prévus dans le vilebrequin 37 afin de fournir de l'huile au palier 43 de la spirale mobile 31 et au palier principal 35 du cadre 33. Une pompe centrifuge 53 est formée à l'extré- mité inférieure du vilebrequin 37. La pompe centrifuge 53 comprend un canal vertical 52, formé au centre du vilebrequin 37, et un canal horizontal 54 s'étendant entre le canal vertical 52 et le canal d'arrivée d'huile 49. L'extrémité 52a du canal vertical 52 communique avec une région d'accumulation 47, tandis que son autre extrémité 52b dé- bouche dans l'atmosphère du cartère hermétique 27. Pour empêcher l'enroulement en spirale mobile 31 de tourner autour de son propre axe (l'arbre excentrique 37b), une bague 55, dite bague "Oldham", a été prévue entre le disque 31a de la spirale mobile 31 et jazz le fade 33. Comme on le voit sur les figures 5 et 6, deux éminences 55a et 55b sont formées sur la face supérieure de la bague Oldham 55, ces deux éminences 55A et 55b étant disposées l'une en face de l'autre dans la direction indiquée par la flèche X. Deux autres éminences 55c et 55d sont aussi formées sur la face arrière de la bague 55, de la même manière que les éminences 55a et 55b. Les éminences 55a et 55b sont disposées dans la direction indiquée par le flèche Y, laquelle coupe à angle droit celle de la flèche X. Les éminences 55a et 55b sont logées à mouvement dans une rainure-glissière (non représentée) formée dans la surface arrière 31c du disque 31a de l'enroulement en spirale mobile 31. De même, des éléments saillants 55c et 55d sont insérés à glissement dans une rainure (non représentée) formée dans le cadre 33.La bague Oldham 55 assure le déplacement de l'enroulement en spirale mobile 31 autour du centre de l'enroulement en spirale fixe 29. En conséquence, quand la spirale mobile 31 est entrainée de façon à décrire une orbite autour du centre de la spirale fixe 29 pendant qu'une distance excentrique prédéterminée est maintenue, l'espace de compression se déplace vers le centre de la spirale sphéroide en diminuant le volume de cet espace, comme il a été expliqué plus haut. En considérant la figure 5, on voit que la surface périphérique du disque 31a est percée d'un trou d'arrivée d'huile 57 qui communique en permanence avec le compartiment de compression 41 pendant le mouvement excentrique de la spirale mobile 31. Le trou 57 traverse le disque 31a pour amener l'huile de lubrification d'un espace 59, défini par la surface arrière du disque 31a, la paroi extérieure du palier 43 et le cadre 33, dans le compartiment de compression 41. Dans le mode de construction décrit ci-dessus, l'huile de lubrification de la cuvette 47 est amenée au palier 43 de la spirale mobile 32 et au palier principal 35 de cadre 33 à partir de la pompe centrifuge 53, par le canal 49 et les différents canaux latéraux 49a, 49b et 49c, pendant que le vilebrequin 37 tourne. Le lubrifiant qui alimente le palier 43 est aussi introduit dans le compartiment de compression 41 par l'espace 59 et le trou d'alimentation 57 du disque 31a. I1 en résulte que l'huile de lubrification est fournie en continu au compartiment de compression 41 durant la rotation du vilebrequin 37. En conséquence, le compartiment de compression du compresseur à spirales qui vient d'être décrit est convenablement alimenté en huile de lubrification. Toutefois, il y a un risque, c'est que cette alimentation soit excessive. Ceci s'explique par le fait que ce compartiment est alimenté en continu par le trou d'arrivée d'huile du disque pendant que le vilebrequin tourne. Après, cette huile est évacuée, en même temps que le fluide, par exemple, que le réfrigérant, par l'orifice de sortie de l'espace de compression. Dans ces conditions, la fourniture d'huile de lubrification pour le compartiment de compression peut devenir insuffisante par suite d'une utilisation intempestive et excessive de celle-ci. L'un des buts de la présente invention est de contrôler la quantité d'huile de lubrification fournie au dispositif de compression d'un compresseur à spirales. Un autre but de l'invention est d'alimenter régulièrment en lubrifiant le dispositif de compression d'un compresseur à spirales. Enfin, l'invention a également pour but de conserver l'huile de lubrification dans un compresseur du type à spirales. A cette fin, l'invention apporte un compresseur à spirales qui comprend un dispositif de compression comportant un compartiment de compression pour comprimer un fluide, et un dispositif pour alimenter de façon intermittente avec de l'huile de lubrification le compartiment de compression du dispositif de compression. Ce dispositif de compression comprend un organe en spirale fixe ayant un cadre fixe et un enroulement fixe s'étendant dudit cadre pratiquement à angle droit, et un organe mobile ayant un enroulement en spirale mobile s'étendant dudit corps mobile, pratiquement à angle droit. L'enroulement en spirale mobile coopère avec l'enroulement en spirale fixe pour délimiter un espace de compression dans le compartiment de compression. Le dispositif de compression à spirales comprend, en outre, un dispositif d'actionnement qui supporte l'enroulement en spirale mobile excentriquement par rapport à son axe de rotation, et qui l'entrain excentriquement autour du centre de l'enroulement de l'organe en spirale fixe. Le dispositif d'alimentation d'huile de lubrification pourrait inclure un trou d'alimentation traversant formé dans la surface extérieure du corps mobile de ltorga- ne en spirale mobile qui communique de façon intermittente avec le compartiment de compression quand l'organe en spirale mobile est mû par le dispositif d'actionnement, comme décrit plus haut. Grâce à ce mode de construction, le compartiment de compression du dispositif de compression à spirales est alimenté de façon intermittente avec de l'huile de lubrification, et ainsi, la quantité d'huile délivrée peut être contrôlée automatiquement. La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre et en se réfé- rant au dessin annexé, sur lequel les figures 1 à 4 sont des vues en coupe, sui vant la ligne I-I de la figure 5, illustrant les positions relatives des enroulements en spirale fixe et mobile d'un compresseur à spirales la figure 5 est une coupe 1ongitdinale, avec arrachement partiel, illustrant un compresseur , siirales se rapportant à la présente invention ;; la figure 6 est une être en pl & de la bague Oldham représentée sur la figure e la figure 7 est une vue en coupe de la bague Oldham représentée sur la figure d la figure 8 est une coupe longitudinale avec arrachement partiel, illustrant un mode de réalisation préféré de la présente invention ; et, les figures 9 et 10 sont des vues de détails à plus grande dchelle illustrant les positions relatives du trou d'arrivée d'huile formé dans le corps mobile de l'enroulement mobile et dans celui du corps fixe. On va décrire maintenant plus en détail un mode de réalisation préféré de la présente invention en se référant au dessin annexé sur toutes les figures duquel les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références numériques. En considérant la figure 8, on voit que la surface extérieure 63 du disque 31a de l'enroulement en spirale mobile 31 est percée d'un trou d'arrivée ou d'alimentation d'huile de lubrification 61. La surface extérieure 63 du disque 31a se déplace régulièrement entre une premiers position dans laquelle elle est couverte par l'organe en spirale fixe 29, comme c'est le cas sur la figure 9, et une seconde position dans laquelle elle communique avec le compartiment de compression 41, comme sur la figure 10. Ce mouvement a lieu pendant que l'organe en spirale 31 se meut excentriquement autour de l'axe de rotation du vilebrequin 37. Quand, dans le mode de construction décrit cidessus, le dispositif d'actionnement 23 est en action et fait tourner le vilebrequin 37, l'huile de lubrification présente dans la région 47 est introduite dans le canal d'alimentation 49 par la pompe centrifuge 53. L'huile présente dans le canal d'alimentation 49 est envoyée vers le palier principal 35 du cadre 33 et vers le palier 43 de l'organe en spirale mobile 31 par les différents canaux latéraux 49a, 49b et 49c. Après cela, huile est évacuée de llnterval- le entre le palier 43 et la partie exeentrique 37b du vile brequin 37, vers l'espace d'accumulation 59, sous la forme d'un brouillard, d'où elle gagne le compartiment de compression 41 par le trou d'alimentation d'huile 61 de la spirale mobile 31. A ce moment, puisque le trou d'arrivée d'huile 61 n'est mis en communication que de façon intermittente avec le compartiment de compression 41 par la spirale fixe 29, comme il a été indiqué plus haut, l'huile de lubrification de l'espace 59 n'est, elle aussi, délivrée que de manière intermittente au compartiment de compression 41, en synchronisme au mouvement de l'organe mobile 31. On voit donc que dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit ci-dessus, du fait que l'huile de lubrification est fournie de façon intermittente aux compartiments de compression du dispositif de compression, on évite une alimentation excessive en lubrifiant celuici. En outre, quand le trou d'alimentation d'huile est à la première position, le lubrifiant de l'espace d'accumulation est dirigé vers la surface de l'enroulement en spirale fixe qui s'applique à glissement contre l'organe en spirale mobile par le trou d'alimentation d'huile du disque. L'huile de lubrification est aussi fournie à la surface de l'enroulement en spirale mobile par l'enroulement en spirale fixe. De ce fait, l'organe en spirale mobile peut glisser doucement sur l'organe en spirale fixe. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple de réalisation représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10- Compresseur à enroulements en spirale qui comprend un organe en spirale fixe (29) ayant un cadre fixe (29a) et un enroulement en spirale fixe (29b) s'étendant pratiquement à angle droit du cadre fixe, un organe en spirale mobile (31) ayant une plaque mobile (31a) et un enroulement en spirale mobile (31) qui s'étend pratiquement à angle droit de la plaque mobile et coopère avec l'enroulement en spirale fixe pour délimiter avec celui-ci un compartiment de compreSsion (41), et des moyens d'actionnement (23) pour entrainer l'organe en spirale mobile excentriquement autour du centre de organe en spirale fixe, caractérisé en ce que le pourtour de la plaque mobile (31a) est percé d'un trou d'arrivée ou d'alimentation d'huile (61) qui est mis en communication, de façon intermittente, avec le compartiment de compression (41) grâce au mouvement excentrique de l'organe en spirale mobile quand celui-ci est mû par lesdits moyens d'actionnement, ce qui fait que le compartiment de compression peut être alimenté de façon intermittente avec de l'huile de lubrification par le trou d'alimentation (61). 2 - Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède des moyens (47) pour conserver une certaine quantité d'huile de lubrification. 30- Compresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (23) comprennent un vilebrequin (37) comportant une partie principale (37a) et une partie excentrique (37b) formée à l'une des extremi- tés de la partie principale, et par laquelle l'organe en spirale mobile est supporté à mouvement. 40- Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le vilebrequin (37) possède un canal de lubrification (49) formé dans celui-ci de manière à communiquer avec les moyens de conservation d'huile de lubrification. 50- Compresseur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend également un compartiment (59) pour conserver temporairement l'huile de lubrification provenant du canal de lubrification avant d'être introduite dans le compartiment de compression par le trou d'alinnta- tion (61).