Brevet FR2588924A1 — publié le 19870424

- 1 - L'invention concerne-d'une manière générale un joint intérieur d'étanchéité ou une conduite de raccordement intérieurepour un compresseur, et en particulier un joint d'étanchéité qui s'étend entre un orifice situé dans une enveloppe d'un compresseur et un autre orifice ménagé dans la paroi d'une chambre intérieure. L'assemblage d'un compresseur étanche classique exige souvent d'ajuster des éléments à l'intérieur de l'enveloppe étanche avec des tolérances très étroites pour les positions radiale, axiale et angulaire. Ceci est particulièrement délicat lors de la fixation d'une conduite intérieure d'aspiration entre un orifice de l'enveloppe et un orifice d'une chambre-intérieure reliée au corps du compresseur ou du moteur. Les tolérances de fabrication et les erreurs humaines peuvent provoquer une variation sensible de la position initiale de l'en- semble compresseur/moteur par rapport à l'orifice de l'enveloppe. Ces variables, associées aux mouvements ou aux vibrations prévus de l'ensemble compresseur/ moteur sur son support, pendant le fonctionnement du compresseur, imposent en fait l'utilisation d'une conduire flexible de raccordement, assez longue pour permettre une flexion pendant l'assemblage et un léger mouvement pendant le fonctionnement. - 2 - Même dans les conceptions selon lesquelles le compresseur et le moteur sont montés rigidement à l'intérieur de l'enveloppe étanche plutôt que sur ressorts, le maintien des tolérances étroites de position des éléments intérieurs par rapport à l'enve- loppe les entourant pose souvent un problème pendant l'assemblage. C'est la raison pour laquelle il-est-parfois difficile ou long d'ajuster une conduite intérieure de raccordement entre un orifice de l'enveloppe et un orifice d'une chambre reliée au groupe compresseur/moteur. Des techniques classiques utilisent des tubes métalliques flexibles en cuivre recuit qui sont souvent plus longs qu'il n'est nécessaire pour traverser simplement l'espace intermédiaire entre les orifices, car la longueur supplé- mentaire permet au tube de se courber sans se plier ou se rompre. De tels tubes peuvent être relativement coûteux en ce qui concerne la matière, et leur utilisation peut exiger la mise en place d'une enveloppe étanche plus grande pour convenir à leur volume accru. Compte tenu de ce qui précède, l'invention a pour objet de proposer un joint intérieur souple et peu volu- mineux d'étanchéité qui relie un orifice d'une enveloppe de compresseur à un orifice d'une chambre intérieure sur un ensemble compresseur/moteur. L'invention a également pour objet un joint intérieur d'étanchéité qui tolère d'importantes variations d'alignement radial, axial et angulaire de l'ensemble compresseur/moteur par rapport à l'enveloppe extérieure. L'invention a également pour objet un joint intérieur d'étanchéité qui est suffisamment souple pour tolérer des mouvements de l'ensemble compresseur/moteur pendant le fonctionnement du compresseur. L'invention a également pour objet un joint d'étanchéité qui est rela- tivement aisé à mettre en place pendant l'assemblage du compresseur, ainsi qu'un joint intérieur souple d'étanchéi- té de coût relativement bas. - 3 - L'invention concerne donc un joint d'étanchéité utilisé dans un compresseur-comportant une enveloppe extérieure et une chambre intérieure espacée de la surface intérieure de l'enveloppe extérieure. Le joint d'étanchéité s'étend entre un premier orifice situé dans l'enveloppe extérieure et un second orifice situé dans la chambre intérieure. Il comprend un élément tubulaire dimensionné pour s'ajuster étroitement dans le premier orifice, en contact de glissement avec lui. L'autre extrémité de l'élément tubulaire comporte une bride de forme conique qui établit un contact étanche avec la surface extérieure de la chambre, autour du second orifice. La bride présente plusieurs fentes radiales espacées qui lui permettent de s'aplatir sous l'effet d'une compression lorsque la fixation d'une conduite d'aspiration à l'orifice d'aspiration déplace à force le joint vers l'intérieur. Tout écoulement de fluide entre le premier et-le second orifice est ainsi maintenu sensiblement à l'intérieur du joint. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: La figure 1 est une coupe axiale du joint d'étanchéité selon l'invention, visible dans une partie en coupe de l'enveloppe étanche d'un compresseur; La figure 2 est une coupe du compresseur et du joint d'étanchéité, suivant la ligne 2-2 de la figure 1; La figure 3 est une coupe d'une partie du compres- seur suivant la ligne 3-3 de la figure 1; et La figure 4 est une vue en perspective du joint d'étan- chéité selon l'invention. Un compresseur, désigné globalement par la réfé- rence numérique 10, est représenté sur la figure 1. Ce compresseur 10 est un compresseur rotatif logé dans une enceinte hermétique 11. La partie constituée réellement - 4 - par le compresseur de l'appareil 10 n'est pas montrée sur la figure 1, car les détails concernant le compres- seur ne sont pas indispensables à la compréhension de la forme et du fonctionnement de la présente invention. Cependant, dans une application réelle de la forme préfé- rée de réalisation de l'invention, on utilise un compresseur à volutes. Un compresseur à palettes coulis- santes ou tout autre compresseur rotatif pourrait convenir également. Le compresseur 10 est entraîné par un moteur électrique intérieur 12 qui comprend un stator 13 et un rotor 14. Un arbre 15 d'entraînement passe à travers le rotor 14 et son extrémité inférieure pénètre dans un réservoir d'huile 16. Une pompe centrifuge 17 à huile est disposée à l'extrémité distale inférieure de l'arbre 15 d'entraînement et agit de façon à faire circuler l'huile vers le haut dans un alésage intérieur 18 de l'arbre d'en- tra nement, pendant qu'il tourne. Cette huile est utilisée pour lubrifier les surfacessujettes à un frottement à l'intérieur du compresseur et des paliers tels que le palier principal inférieur 19 de l'arbre d'entraînement. Ce palier 19 est supporté par une pièce moulée 20 de structure. Cette pièce 20 de structure est reliée au stator 13 au moyen de 3 boulons filetés 21, espacés à la périphé- rie de la pièce 20, et cette dernière s'étend au-dessous de l'extrémité inférieure du moteur 12 et la ferme totalement. Le gaz d'aspiration entre dans le compresseur 10 par un orifice 25 d'aspiration ménagé dans le côté de l'enveloppe ou enceinte étanche 11. Un raccord fileté 26, monté dans l'orifice d'aspiration, est destiné à la fixa- tion d'une conduite 27 d'aspiration au moyen d'un écrou complémentaire 28. L'extrémité de la conduite 27 d'aspira- tion est tirée contre un joint d'étanchéité en "Teflon" de section carrée lorsque l'écrou 28 est serré, de façon à former un joint étanche. Lorsque l'écrou 28 est serré sur le raccord 26, l'extrémité de la conduite 27 d'aspi- ration vient également buter contre l'extrémité du joint , l'obligeant à glisser vers l'intérieur de l'orifice d'aspiration. La figure 4, à laquelle on se réfère à présent, montre en détail, avec plus de clareté, la structure du joint 30 d'étanchéité lorsqu'il n'est pas monté en position. Le joint 30 comprend une partie tubulaire cylindrique 31 d'un diamètre légèrement plus petit que le diamètre de l'orifice 25 d'aspiration. Une bride conique 32 est formée sur l'extrémité du joint 30 s'éten- dant à l'intérieur de l'enveloppe [tanche. 11. La bride 32 présente trois fentes radiales espacées 33 qui s'étendent radialement vers l'intérieur de sa circonf.renee exté- rieure, presque jusqu'à la partie de corps tubulaire. Les fentes 33 servent à accroître la flexibilité de la bride conique 32, lui permettant de s'aplatir sous l'effort d'une compression. Dans la forme préférée de réalisation, le joint 30 est moulé par injection en une matière plas- tique relativement rigide, mais flexible. Les caractéris- tiques d'élasticité de cette matière et la présence des fentes 33 contribuent.à la souplesse en flexion de la bride conique 32. Trois nervures 34 sont formées sur la surface extérieure de la partie tubulaire 31, à inter- vallesles unes des autres. Ces nervures améliorent la facilité avec laquelle le joint 30 est ajusté à glisse- ment dans l'orifice 25 d'aspiration. La paroi de l'élément tubulaire 31 compense, en fléchissant entre les nervures 34, toutes petites variations de diamètre de l'orifice 25 d'aspiration, ce qui accroît notablement la tolérance du joint à de telles variations de dimensions. Pendant l'assemblage du compresseur 10, on introduit le joint 30 d'étanchéité dans l'orifice 25 d'aspiration, depuis l'intérieur de l'enveloppe 11, avant le montage du moteur 12, et on pousse le joint jusqu'à ce - 6 - que la bride 32 vienne en butée contre la face inté- rieure de l'enveloppe étanche 11. Une fois que le joint est en position, le moteur 12 (et le compresseur qui lui est relié, non représenté) peuvent être positionnés et fixés en place à l'intérieur de l'enveloppe étanche 11 sans que le joint gêne d'une manière quelconque le montage. Une chambre intérieure 40, définie par l'élément de structure, est placée immédiatement en face de l'orifice 25 d'aspiration. Laparoi extérieure de la chambre 40 présente un orifice 41. Avant le montage-de la conduite 27 d'aspiration, la bride 32 n'est pas en contact avec la surface exté- rieurede la structure 20 car, comme expliqué précédemment, lors du montage initial du joint 30 d'étanchéité, ce dernier est poussé sur toute sa longueur dans l'orifice d'aspiration, depuis l'intérieur de l'enveloppe étanche 11. Après le raccordement de la conduite 27 d'aspiration, le joint 30 d'étanchéité est forcé vers l'intérieur en direction de la surface extérieure de la chambre 40, et la bride conique 32 entre en contact avec cette surface et s'aplatit légèrement autour de la péri- phérie de l'orifice 41 sous la force de compression exercée par la conduite d'aspiration raccordée. En référence à présent à la figure 3, on voit que la surface extérieure de la pièce 20 de structure est moulée sous pression afin de présenter autour de l'orifice 41 une surface plate 42 contre laquelle bute la bride 32. La surface plate 42 améliore la qualité de l'étanchéi- té établie par la bride conique 32 lorsqu'elle est aplatie sous compression. La distance comprise entre la surface intérieure de l'enveloppe étanche 11, autour de l'orifice d'aspiration, et la surface 42 entourant l'orifice 41.n'est.pas importante, car la bride conique 32 peut fléchir (en s'aplatissant) jusqu'à 6,5 mm après son entrée en contact avec la surface 42. En plus de cette tolérance -7- portant sur la variation de la dimension radiale, le joint d'étanchéité permet également une tolérance importante sur la dimension axiale et sur le décalage angulaire de l'orifice 41 par rapport à l'orifice 25 d'aspiration, c'est- à-dire sur l'écartement relatif des centres de l'orifice 41 et l'orifice 25 d'aspiration. Le diamètre du bord extérieur de la bride conique 32 est plus grand que le diamètre de l'orifice 41. Etant donné que la bride 32 est de forme conique et qu'elle entre initialement en contact avec la surface plate 42 par son bord, le centre de l'orifice 25 d'aspiration (et du joint 30) n'a pas à être parfaitement aligné sur le centre de l'orifice 41 pour qu'une étanchéité convenable soit établie. En fait, une certaine partie du gaz d'aspiration s'écoulant dans l'orifice d'aspiration 25 et à travers le joint 30 d'étanchéité fuit par les fentes 33. Cependant, le fluide entourant la chambre 40 à l'intérieur de l'enve- loppe étanche 11 est sensiblement à la pression d'aspira- tion du compresseur,et cette pression est inférieure de moins de 7 kPa à la pression du fluide d'aspiration arrivant à l'orifice 25 d'aspiration. Etant donné que la différence de pression est très faible entre le fluide se trouvant dans la chambre 40 et celui entourant la chambre 40 logéeà l'intérieur de l'enveloppe étanche 11, un très faible pourcentage du gaz d'aspiration s'écoulant à travers le joint 30 sort en fuyant par l'étanchéité imparfaite due à la présence des fentes 33. Cette fuite relativement faible est peu importante, car tout fluide pénétrant par fuite à l'intérieur du volume délimité par l'enveloppe 11 entre encore dans le cycle de compression. Il suffit qu'une partie importante du fluide d'aspiration franchissant le joint 30 pénètre dans la chambre 40. Comme montré sur les figures 1 et 2, la chambre présente une section transversale de forme globale- ment en "L" et, vue en plan, elle est rectangulaire. Un - 8 - bouchon d'accès 43 est logé dans un trou formé dans la structure 20 pendant l'assemblage du compresseur 10, de même qu'une toile filtrante 44. Le gaz arrivant à l'orifice d'aspiration 25 passe dans le joint intérieur 30 d'étanchéité et pénètre dans la chambre 40 de façon à être canalisé à travers le moteur 12 à des fins de refroi- dissement avant d'entrer dans le cycle de compression. Le gaz d'aspiration sortant de la chambre 40 passe à travers la toile filtrante 44 et s'élève dans l'espace annulaire 45 formé entre le rotor et le stator afin de refroidir les enroulements du stator 13. Toute huile en- traînée avec le gaz d'aspiration dans la zone du moteur 12 revient dans le réservoir 16 par un orifice 46 de drainage de l'huile ménagé dans le fond de l'élément 20 de structure, sur le côté opposé à celui de la chambre 40. Le joint intérieur 30 d'étanchéité constitue un moyen peu coûteux pour diriger le gaz d'aspiration d'un orifice 25 d'aspiration vers une chambre intérieure 40 sans faire appel à une conduire intérieure de raccor- dement encombrante et coûteuse. De plus, le joint 30 accro t la facilité d'assemblage du-compresseur 10 pendant la fabrication, permet une tolérance importante des dimensions entre les orifices avec lesquels il assure l'étanchéité et entre lesquels il canalise le fluide d'aspiration, et il est suffisamment souple pour maintenir une étanchéité appropriée même lors de vibrationsdu moteur 12 par rapport à l'enveloppe étanche 11 pendant le fonctionnement du compresseur 10. On appréciera donc que, bien que le joint intérieur 30 d'étanchéité soit une pièce relativement simple, il présente des avantages importants par rapport à l'art antérieur connu. - Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au joint décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. - 9 - REVENDICATIONS 1. Joint (30) d'étanchéité utilisé dans un compresseur comportant une enveloppe extérieure (11) et une chambre intérieure (40), espacéede la surface intérieure de l'enveloppe extérieure, le joint -s'étendant entre un premier orifice(25)ménagé dans l'enveloppe - extérieure et un second orifice (41) ménagé dans la chambre et étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément tubulaire (31) dimensionné pour s'ajuster étroite- ment dans le premier orifice, en contact étanche avec celui-ci, le joint comprenant une bride radiale 32 située à une première extrémité et pouvant fléchir sous une force de compression dirigée suivant l'axe longitudinal de l'élément tubulaire, la bride s'étendant et butant sur la surface extérieure de la chambre, autour du second orifice, afin que le joint confine efficacement et sensi- blement l'écoulement du fluide dans --l'espace compris entre les premier et second orifices. 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bride présente plusieurs fentes radiales (33) espacées à intervalles à sa circonférence et ayant pour effet d'améliorer la flexibilité de la bride, ce qui lui permet de mieux épouser la forme de la.surface extérieure de la chambre intérieure et de s'aplatir contre cette surface sous une force de compression. 3. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier orifice comporte un raccord (26) conçu pour être relié à une conduite (27) d'aspiration par laquelle un fluide à comprimer arrive au compresseur, ladite conduite d'aspiration butant contre l'extrémité de l'élément tubulaire qu'elle déplace à force vers la chambre. 4. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compresseur comporte en outre un moteur - 10 - électrique (12) disposé dans l'enveloppe extérieure et comportant un stator (13) et un rotor (14). 5. Joint selon la r.evendication:4, caractérisé en ce que la chambre est disposée à une extrémité du moteur électrique, à proximité immédiate du stator. 6. Joint selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément tubulaire a pour effet de canaliser un fluide du premier orifice jusque dans la chambre en passant par le second orifice, et en ce que le fluide est utilisé pour refroidir le moteur électrique en s'écoulant de la chambre et en passant dans un espace (45) formé entre le rotor et le stator. 7. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément tubulaire est cylindrique et en ce que la bride s'étend vers l'extérieur de l'élément tubulaire en formant un cône qui peut être aplati par compression pour s'appliquer de façon étanche contre la surface extérieure de la chambre, autour du second orifice. 8. Joint (30) d'étanch6ité utilise dans un compresseur: à enveloppe étanche (11) destiné-à comprimer un fluide et présentant un orifice (25) d'aspiration, un moteur électrique (12), disposé à l'intérieur de l'enveloppe étanche, une chambre intérieure (40), espacée de la surface intérieure de l'enveloppe, et un orifice (41) ménagé dans une paroi définissant la chambre intérieure, en face de l'orifice d'aspiration, le joint d'étanchéi- té, qui s'étend entre l'orifice d'aspiration et l'orifice de la chambre intérieure, étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément tubulaire cylindrique (31) dont une extrémité est logée à glissement dans l'orifice d'aspiration et dont l'autre extrémité comporte une bride conique radiale (32) qui fléchit sous une force de compression dirigée suivant l'axe longitudinal de l'élément tubulaire, la bride s'étendant et butant sur - 11 - la surface extérieure de la paroi de la chambre et étant dimensionnée pour s'ajuster autour de l'orifice de la chambre intérieure, assurant l'étanchéité autour de cet orifice de la chambre intérieure en s'aplatissant élastiquement sous la force de compression, afin que le joint canalise efficacement pratiquement la totalité du fluide arrivant à l'orifice d'aspiration jusque dans la chambre, à travers l'espace compris entre l'enveloppe étanche et la chambre intérieure. 9. Joint selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'orifice d'aspiration est conçu pour être raccordé à une conduite (27) d'aspiration à l'aide d'un écrou (28) et d'un raccord fileté complémentaire (26), et dans lequel, lorsque l'écrou est serré sur le raccord fileté, la conduite d'aspiration vient s'appliquer contre la première extrémité citée de l'élément tubulaire, le faisant glisser à l'intérieur de l'orifice d'aspiration et comprimant la bride conique souple située à l'autre extrémité de l'élément tubulaire, laquelle bride s'aplatit contre la surface extérieure de la paroi de la chambre. 10. Joint selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bride présente plusieurs fentes radiales espacées (33) qui ont pour effet de permettre à cette bride conique de s'aplatir sous une compression. 11. Joint selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moteur électrique comprend un rotor (13) et un stator (14), la chambre intérieure étant disposée à proximité immédiate d'une extrémité du moteur électrique. 12. Joint selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément tubulaire a pour effet de canaliser un fluide d'aspiration vers l'intérieur de la chambre intérieure afin que le fluide puisse s'écouler entre le rotor et le stator pour refroidir le moteur avant d'être comprimé. - 12 - 13. joint selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément tubulaire et la bride conique sont moulés d'une seule pièce en matière plastique souple. 14. Joint selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément tubulaire comporte plusieurs nervures (34) réalisées d'une seule pièce sur sa surface extérieure et s'étendant parallèlement à son axe longitudinal.