Brevet FR2598181A1 — publié le 19871106

La présente invention a trait d'une manière générale à un compresseur pour machines frigorifiques en particulier pour utilisation dans de petites machines frigorifiques. Un compresseur hermétique pour machines frigorifiques est habituellement constitué par un motocompresseur monté au moyen de ressorts à l'intérieur d'une enveloppe étanche. Ces compresseurs comportent habituellement un cylindre et un piston mobile à va-et-vient assurant l'admission et la compression du gaz réfrigérant pendant le fonctionne10 ment du moteur électrique. Du fait de la simplicité de structure, ces compresseurs comportent des soupapes d'aspiration et de refoulement à lame souple qui provoquent conjointement avec le piston un écoulement intermittent de gaz réfrigérant. Cet écoulement intermittent tend à engendrer du bruit, ce qui oblige à prévoir des dispositifs d'amortissement acoustique comportant des silencieux tant dans la conduite d'aspiration que dans celle de refoulement du compresseur. Les silencieux exercent, certes, un effet amortisseur 20 sur les pulsations du gaz réfrigérant, mais ils tendent à causer des pertes d'énergie parce qu'ils entravent l'écoulement du gaz réfrigérant, ce qui provoque des pertes de charge et réduit en conséquence le rendement du compresseur. A cette perte d'énergie s'ajoute l'inconvénient dû aux hautes températures engendrées du fait de la compression du gaz réfrigérant dans le cylindre et dans la culasse, provoquant la transmission de chaleur à d'autres pièces métalliques du motocompresseur. Ces pièces métalliques chauffées se mettent à irradier de la chaleur, surchauffant le gaz réfrigérant présent dans le réseau d'aspiration du compresseur. Or cette surchauffe du gaz réfrigérant n'est pa souhaitable parce qu'elle cause une baisse de la densité du gaz réfrigérant admis dans le cylindre, ce qui réduit la masse pompée et par conséquent le rendement du compresseur. Dans les compresseurs selon la technique antérieure, on réduit presque toujours cette surchauffe du gaz réfrigérant au moyen de silencieux d'aspiration en matière plastique isolante usuellement montés à l'écart des pièces métalliques du motocompresseur. Parmi les solutions connues, on peut mentionner celle selon le brevet US 4 370 104 qui présente un silencieux d'aspiration, formé de deux pièces en matière plastique, monté sur la culasse. L'une de ces pièces a la forme d'un cylindre à extrémité bombée. Cette extrémité bombée présente une ouverture permettant l'insertion d'un tube d'aspiration métallique, que l'on relie à la culasse. L'autre pièce, également bombée, est montée dans l''extrémité ouverte de la première pièce et présente une 10 buse dirigée vers la conduite d'aspiration de l'enveloppe de compresseur. Une autre solution connue est celle selon le brevet US 4 401 418 suivant lequel le silencieux d'aspiration présente une entrée voisine de la conduite d'aspiration de ré15 frigérant et est en matériau isolant. Ledit silencieux est fixé à la culasse au moyen de deux tubes d'aspiration métalliques pénétrant à l'intérieur du silencieux. Une autre solution connue encore est celle selon le 20 brevet EP 0.073. 469 AL qui présente un système de silencieux d'aspiration réalisé en plastique résistant à la chaleur et placé à l'écart du motocompresseur. Le corps en forme de pot du silencieux présente à sa base une ouverture que traverse un tuyau de communication, dont une extrémité est emboîtée 25 et supportée dans une lumière d'aspiration de la culasse et dont l'autre extrémité est fixée à l'ouverture du silencieux précité. Le raccordement du silencieux d'aspiration avec le tuyau fixé à l'enveloppe est réalisé au moyen d'un tuyau rapporté et d'un ressort à boudin. Une extrémité du tuyau 30 rapporté est insérée dans un orifice d'admission du silencieux d'aspiration et l'autre, dans le ressort. Le ressort est relié par son autre extrémité à la saillie intérieure du tuyau d'aspiration. Certes, les solutions connues réduisant la surchauffe 35 et les pulsations du gaz réfrigérant à l'aspiration, mais elles sont défectueuses pour ce qui est des économies d'énergie. Comme indiqué précédemment, ces silencieux d'aspiration présentent des moyens qui étranglent et dévient le cou- rant. Ces moyens entravent l'écoulement du gaz réfrigérant à l'aspiration, donnant ainsi lieu à des pertes de pression qui retentissent sur le rendement du compresseur. Ces solutions n'évitent toujours pas que le gaz ré5 frigérant soit chauffé dans la chambre d'aspiration et dans le ou les tubes qui la relient au silencieux d'aspiration, o apparaissent de très hautes températures. L'un des buts de la présente invention est de proposer un compresseur comportant un système d'aspiration de nature à supprimer les défauts précités en faisant le moins possible obstacle à l'écoulement du gaz réfrigérant, ce qui évite la surchauffe de ce gaz et permet d'augmenter le rendement du compresseur. L'invention a encore pour but de réaliser un système 15 de silencieux d'aspiration assurant un bon amortissement du bruit d'aspiration du gaz réfrigérant, sans porter atteinte au rendement thermique du compresseur. Ces buts et avantages de l'invention sont atteints dans un compresseur du type comprenant un motocompresseur suspendu à l'intérieur d'une enveloppe hermétique présentant des tuyaux d'aspiration et de refoulement et comportant: un bloc-cylindre, supportant le moteur, comportant au moins un silencieux de refoulement relié au cylindre qui présente une culasse définissant des chambres de refoulement et d'as25 piration à l'intérieur desquelles sont montées les soupapes de refoulement et d'aspiration, la chambre d'aspiration présentant une ouverture pour l'admission de gaz; et un ensemble de silencieux d'aspiration. Suivant la présente invention, l'ensemble de silencieux d'aspiration est composé fondamenta30 lement: d'une partie-silencieux se présentant sous la forme d'une petite coque hermétique, montée à l'extérieur de la culasse, comportant au moins une chambre interne et présentant une ouverture d'admission de gaz agencée de façon à recevoir le courant de gaz du tuyau d'aspiration, et une ouver35 ture de sortie de gaz; d'un tuyau directeur d'écoulement, situé dans la petite coque, reliant entre elles les ouvertures d'admission et de sortie de gaz et présentant au moins une ouverture radiale qui fait communiquer l'intérieur du tuyau avec l'intérieur de chaque chambre et d'une partie d'isolation en forme de corps creux chemisant l'intérieur de la chambre d'aspiration et présentant une buse d'admission disposée au niveau de l'ouverture d'entrée de la chambre d'aspiration précitée et hermétiquement reliée à l'extrémité 5 de la sortie du tuyau directeur d'écoulement, ce corps creux présentant encore une ouverture de sortie qui est en communication avec la soupape d'aspiration du compresseur. Suivant la présente invention, le gaz d'aspiration est admis et va traverser l'intérieur de l'ensemble de silen10 cieux d'aspiration avec un minimum de turbulence. Le courant principal de gaz réfrigérant traverse tout l'ensemble de silencieux sans subir d'étranglements ni de brusques changements de direction. L'amortissement des pulsations du gaz est assuré sous l'action simultanée du tuyau directeur d'écoulement et de la ou des chambres intérieures de l'ensemble de silencieux. Par analogie avec un système électrique, le tuyau directeur d'écoulement agit à la manière d'un inducteur, tandis que la ou les chambres agissent à la manière de conden20 sateurs. Dans un tel système, l'amortissement de l'énergie sonore des ondes de pression n'est pas du à un effet d'absorption mais plutôt à une réflexion partielle vers la source (culasse). La réduction de la surchauffe du gaz d'aspiration est obtenue en isolant tout le réseau d'aspiration comportant chaque chambre de silencieux, la chambre d'aspiration et le ou les conduits de liaison. Les ouvertures radiales du tuyau directeur d'écoule30 ment faisant communiquer l'intérieur de celui-ci avec chaque chambre de silencieux agissent acoustiquement en modifications de section sans provoquer les pertes de charges gênantes qui apparaissent dans les compresseurs connus et affectent le rendement de ceux-ci. Dans une réalisation préférée, le tuyau directeur d'écoulement présente à son extrémité d'admission une buse à section rectangulaire qui rend facile l'admission de gaz réfrigérant provenant du tuyau d'aspiration à l'intérieur de l'ensemble de silencieux d'aspiration. On va maintenant décrire l'invention en se référant aux dessins annexes, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe de face d'un compresseur suivant la présente invention; la figure 2 présente une vue en plan de dessus du compresseur représenté sur la figure 1, avec enlèvement du carter supérieur; la figure 3 présente une vue en coupe de détail de la culasse et du système d'aspiration du compresseur repré10 senté sur la figure 1, observé suivant la flèche "B"; les figures 4 et 5 présentent respectivement des vues de face et de dessus du système de silencieux d'aspiration et de l'isolation de la chambre d'aspiration; et la figure 6 est une vue de dessus du ressort de com15 pression de la partie d'isolation de la chambre d'aspiration. Comme on le voit sur les figures, l'ensemble motocompresseur 1 est suspendu au moyen de ressorts à boudin 2A, 2B et 2C à l'intérieur de l'enveloppe hermétique 3. Un bloccylindre 4 supporte le stator 5 d'un moteur électrique 6 et 20 comporte un palier 34 recevant un vilebrequin 7 fixé au rotor 8 du moteur électrique 6. Au bloc-cylindre 4 sont aussi incorporées des chambres 9A et 9B d'amortissement des pulsations du gaz de refoulement et un cylindre 10 dans lequel sont fixées une plaque 25 de soupape 11 et une culasse 12. La culasse 12 présente deux cavités internes qui débouchent dans sa face contiguë à la plaque de soupape 11 et définissent les chambres d'aspiration 13 et de refoulement 14 comme illustré par la figure 3. A l'intérieur du cylindre 10 est monté un piston 15, entraîné 30 par le vilebrequin 7 par l'intermédiaire d'une bielle 16. Le bloc-cylindre 4 présente encore un canal interne 17 reliant la chambre de refoulement 14 ménagée dans la culasse 12 au silencieux de refoulement 9A. L'enveloppe hermétique 3 supporte aussi des tuyaux 35 d'aspiration 18 et de refoulement 19. Un tuyau souple sous pression 20 est relié par l'une de ses extrémité au tuyau de refoulement 19 et par son autre extrémité au silencieux de refoulement 9B. Comme représenté sur les figures 1, 3, 4 et 5, l'en- semble de silencieux d'aspiration 100 comprend une partie d'étouffement des pulsations 110 et une partie d'isolation thermique 120. La partie-silencieux 110 se présente sous la forme d'une petite coque hermétique montée à l'extérieur de la culasse 12, à faible distance de celle-ci, et définissant au moins une chambre intérieure. Dans la réalisation choisie à titre d'exemple, la petite coque hermétique 110 définit deux chambres intérieures 111 et 112 dont la première, 111, 10 présente une ouverture d'admission de gaz 113, tandis que la seconde, 112, présente une ouverture de sortie de gaz 114. A l'intérieur de la petite coque 110 est monté un tuyau directeur d'écoulement 115 reliant la sortie 114 à l'ouverture d'admission de gaz 113 de la partie-silencieux 15 ou petite coque 110. Ledit tuyau directeur d'écoulement 115 présente une extrémité d'admission élargie formant une buse A à section rectangulaire. Cette buse 115A est hermétiquement fixée à l'ouverture d'admission de gaz 113 de la petite coque 110 et en part vers l'extérieur de manière à s'étendre 20 dans le prolongement et à proximité du tuyau d'aspiration 18 de l'enveloppe hermétique 3 du compresseur. Le tuyau directeur d'écoulement 115 présente des ouvertures radiales 116 et 117 situées à l'intérieur des chambres de silencieux 112 et 111 et sa sortie 115B est her25 métiquement reliée à l'ouverture de sortie de gaz 114 de la petite coque 110. Un aspect important lié au rendement du compresseur réside dans l'espacement entre la paroi du tuyau directeur d'écoulement 115 et la paroi de la petite coque 110. Cet es30 pacement fait apparaître une résistance à la convection entre la surface (extérieure) du tuyau directeur d'écoulement 115 et la surface (intérieure) de la petite coque 110. Ces résistances à la convection ajoutées à la résistance à la conduction de la paroi isolante réduisent considérablememt le flux 35 thermique et par conséquent la surchauffe du gaz d'aspiration, ce qui se traduit par une hausse du rendement du compresseur. La partie d'isolation thermique 120 est destinée à réduire plus encore la transmission de chaleur au gaz réfri- gérant présent dans la chambre d'aspiration et se présente sous la forme d'un corps creux façonné de manière à chemiser la chambre d'aspiration 13 de la culasse 12. La section d'isolation thermique 120 présente une buse d'admission de gaz 121 disposée à l'ouverture d'admission de gaz de la chambre d'aspiration 13 de la culasse 12. La buse d'admission de gaz 121 est hermétiquement reliée à l'ouverture de sortie de gaz 114 de la seconde chambre 112 et à la sortie 115B du tuyau directeur d'écoulement 115. Le corps creux 120 présente aussi 10 une ouverture de sortie de gaz 122 en communication avec la soupape d'aspiration. La petite coque 110 et le corps creux 120 sont en matériau d'isolation thermique, de préférence en plastique compatible avec le gaz réfrigérant et avec l'huile lubrifiante utilisée dans le compresseur. Dans la réalisation préférée, la petite coque 110 fait corps avec le corps creux 120 et l'ensemble de silencieux d'aspiration est constitué par ces deux parties ainsi que par le tuyau directeur d'écoulement 115. Ce tuyau direc20 teur d'écoulement 115 est fait d'une seule pièce en deux parties,, assemblées au moyen d'évidements convenables ménagés suivant leurs bords. Les deux moitiés qui forment la petite coque 110 et le corps creux 120 doivent subir après leur réunion un soudage aux ultrasons de façon à constituer une piè25 ce hermétique. Dans la structure décrite ci-dessus, la petite coque est suspendue par la buse 121 du corps creux 120 qui s'étend vers l'extérieur à partir de la culasse 12 sans qu'il y ait contact entre la petite coque 110 et le cylindre 10 du 30 compresseur. Comme représenté sur la figure 1, la section isolante ou corps creux 120 de la chambre d'aspiration 13 est munie d'une garniture étanche composée d'un ressort 131 et d'un joint plat 130. Le ressort 131, représenté sur la figure 6, 35 est monté entre la culasse 12 et la partie d'isolation 120 de la chambre d'aspiration 13 et exerce une pression en trois points définis par des évidements 125 dans la surface supérieure de ladite partie d'isolation 120 de la chambre d'aspiration 13. Le ressort 131 est destiné à assurer la compres- sion de la garniture 130 en absorbant les écarts sur les cotes et d'éventuelles dilatations thermiques susceptibles de provoquer l'émission de bruit et des fuites d'huile à travers les interstices existant entre la cavité de la culasse ou coiffe 12 du cylindre 10 et l'ouverture de sortie de gaz 122 de la partie d'isolation 120 de la chambre d'aspiration 13. Un aspect de la structure sur lequel il faut attirer l'attention réside en ce que la paroi du corps creux 120 pré10 sentant l'ouverture de sortie de gaz 122 est légèrement abaissée ou en retrait de façon à se trouver à une faible distance 126 de la paroi voisine de la chambre d'aspiration 13 après son montage sur la plaque de soupape 11. Cet espacement est destiné à établir une résistance thermique supplé15 mentaire entre la surface métallique et le matériau isolant, réduisant plus encore la transmission de chaleur au gaz d'aspiration. L'écoulement du gaz réfrigérant à l'intérieur du compresseur est indiqué par des flèches sur les figures 1, 2, 20 3 et 4. Le gaz réfrigérant qui pénètre à l'intérieur de l'enveloppe de compresseur 3 à travers le tuyau d'aspiration 18 est dirigé directement vers l'ensemble de silencieux d'aspiration 100 à travers la buse 115A à section rectangulaire. 25 Quand le gaz réfrigérant pénètre dans l'ensemble de silencieux d'aspiration 100, il va à travers le tuyau directeur d'écoulement 115 subir l'action des chambres de silencieux 111 et 112 avec lesquelles le tuyau directeur d'écoulement 115 communique à travers les ouvertures radiales 117 30 et 116. Poursuivant son trajet, le gaz réfrigérant passe de l'ensemble de silencieux d'aspiration 100 dans la chambre d'aspiration 13 de la culasse 12, puis pénètre dans le cylindre 10 o il est comprimé. Après avoir subi la compression, le gaz réfrigérant pénètre dans la chambre de refoulement 14, aussi ménagée dans la culasse 12, et est acheminé par le canal 17 jusqu'aux chambres 9A et 9B d'étouffement des pulsations du gaz de refoulement, reliées entre elles. Au dernier étage, le gaz ré- frigérant passe de ces chambres au tuyau de refoulement 19 à travers le tuyau sous pression 20. Le système d'aspiration ainsi décrit permet d'obtenir un fort relèvement du rendement du compresseur en même temps que de bons résultats quand au bruit d'aspiration. REVENDICATIONS 1. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour machines frigorifiques, du type comportant un ensemble motocompresseur suspendu à l'intérieur d'une enveloppe her5 métique présentant des tuyaux d'aspiration et de refoulement, et comprenant: un bloc-cylindre supportant le moteur et comportant au moins un silencieux de refoulement relié au cylindre, ce cylindre présentant une culasse qui définit des chambres d'aspiration et de refoulement à l'intérieur desquelles 10 sont montées les soupapes d'aspiration et de refoulement; et un ensemble de silencieux d'aspiration, caractérisé en ce que ledit ensemble de silencieux comprend: une partie-silencieux se présentant sous la forme d'une petite coque hermétique (110) montée à l'extérieur de la culasse (12), cette partie silencieux comportant au moins une chambre intérieure (111, 112) qui présente une ouverture d'admission de gaz (113), disposée en sorte de recevoir le courant gazeux du tuyau d'admission (18), et une ouverture de sortie de gaz (114); un tuyau directeur d'écoulement (115), situé à l'intérieur de la petite coque (110), reliant entre elles les ouvertures d'admission de gaz (113) et de sortie de gaz (114) et présentant au moins une ouverture radiale (117, 116) qui fait communiquer l'intérieur du tuyau avec l'intérieur de chaque chambre (111, 112); et une partie d'isolation se présentant 25 sous la forme d'un corps creux (120) revêtant l'intérieur de la chambre d'aspiration (13) et présentant une buse d'entrée (121) située à l'ouverture d'admission de la chambre d'aspiration (13) et hermétiquement reliée à l'extrémité de sortie du tuyau directeur d'écoulement (115), ledit corps creux (120) présentant aussi une ouverture de sortie (122) communiquant avec la soupape d'aspiration incorporée à la culasse (12). 2. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour machines frigorifiques selon la revendication 1, carac35 térisé en ce que la petite coque (110) est montée sur la culasse (12) de façon à en demeurer légèrement espacée. 3. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour machines frigorifiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture de sortie (114) de la petite coque (110) 1 1 est hermétiquement reliée à la buse d'admission (121) du corps creux (120). 4. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour machines frigorifiques selon la revendication 3, carac5 térisé en ce que la petite coque (110), le tuyau directeur d'écoulement (115) et le corps creux (120) sont des pièces uniques en deux parties, les moitiés de la petite coque (110) et du corps creux (120) étant soudées l'une à l'autre. 5. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour 10 machines frigorifiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la petite coque (110) comporte aussi deux chambres intérieures (111, 112), dont l'une présente l'ouverture d'admission de gaz (113), tandis que l'autre présente l'ouverture de sortie de gaz (114). 6. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour machines frigorifiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau directeur d'écoulement (115) présente une extrémité d'entrée élargie (115A) à section rectangulaire s'étendant vers l'extérieur à partir de l'ouverture 20 d'admission de gaz (113) de la petite coque (110) de manière à être hermétiquement reliée à cette ouverture et à se trouver dans l'alignement et à proximité du tuyau d'aspiration (18) de l'enveloppe hermétique (3) du compresseur. 7. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour machines frigorifiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture de sortie (122) du corps creux (120) prend appui sur une garniture d'étanchéité (130) interposée entre les parois voisines du corps creux (120) et la plaque de soupape (11) du cylindre, et constamment pressée contre ladite garniture sous l'action d'un ressort (131) placé entre la paroi du corps creux (120) opposée à celle voisine de la garniture (130) et la paroi avant de la chambre d'aspiration (13) de la culasse. 8. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour machines frigorifiques selon la revendication 7, caractérisé en ce que le ressort (131) est un ressort-lame agissant au niveau de trois évidements (125) ménagés dans la surface extérieure du corps creux (120). 9. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour machines frigorifiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi du corps creux (120) présentant l'ouverture de sortie de gaz (122) est légèrement en retrait de manière à être séparée par une faible distance (126) de la paroi voisine de la chambre d'aspiration (13). 10. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour machines frigorifiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que la petite coque (110), le tuyau directeur d'écoulement (115) et le corps creux d'isolation (120) sont 10 en matière plastique d'isolation thermique compatible avec le gaz réfrigérant et avec l'huile lubrifiante utilisée dans le compresseur. 11. Système d'aspiration de compresseur hermétique pour machines frigorifiques selon la revendication 1, carac15 térisé en ce que le tuyau directeur d'écoulement (115) est monté à l'écart de la surface intérieure de la petite coque (100).