Brevet FR2638485A1 — publié le 19900504

La présente invention concerne un procédé pour réduire les niveaux sonores émis dans des compresseurs hermétiques basse pression, ainsi qu'un appareil d'injection de frigorigène prévu à cet effet. Le niveau sonore émis par des compresseurs hermétiques est de la plus grande importance puisque, dans des applications résidentielles, ils sont placés couramment dans une ouverture d'une fenêtre ou dans une cour. Des performances élevées du compresseur sont également importantes. Cependant, lorsque les performances d'un compresseur augmentent, les sources et les trajets sonores sont souvent altérés ce qui se traduit par des niveaux sonores émis inacceptable. Il en résulte que les deux buts visés, à savoir obtenir des performances élevées et des niveaux sonores acceptables, sont généralement en conflit. Les techniques courantes de réduction des émissions sonores telle que l'utilisation de palettes sur le tube de prélèvement de l'huile, afin de produire une écume, sont généralement inadéquates pour des compresseurs à hautes performances. Dans un compresseur hermétique basse pression le frigorigène comprimé qui est déchargé à partir des cylindres, est dirigé vers un silencieux et à partir de là vers une tubulure de décharge partant du compresseur. En dérivant une petite portion du gaz frigorigène comprimé à partir du corps du silencieux, vers et dans l'huile du compresseur, cette huile est amenée à former une mousse ce qui se traduit par un trajet atténué à travers lequel le son doit passer et un niveau sonore émis réduit. La nature de la génération de la mousse est différente de celle produite par des palettes. Lorsque des palettes sont utilisées, le frigorigène entraîné est extrait de l'huile et l'huile est agitée par l'action de brassage des palettes. Au contraire suivant la présente invention on injecte le frigorigène à haute pression dans le niveau supérieur de l'huile, sans perturber le niveau inférieur de cette huile qui demeure stratifié. Ceci se traduit par une solution sursaturée de frigorigène dans l'huile dans le niveau supérieur laquelle entraîne le frigorigène à l'extérieur de l'huile, en créant ainsi une écume, puisque l'intérieur du carter du compresseur est à la pression d'aspiration. Le niveau inférieur n'est pas perturbé par tout ceci et il demeure une solution saturée stable qui est en équilibre. En outre le niveau supérieur sert à amortir les effets de chutes de pression sur le niveau inférieur. Les chutes de pression sont une conséquence normale du fonctionnement du compresseur mais elles peuvent provoquer un dégazage lorsque la pression est abaissée. L'effet d'amortissement apparaît du fait que l'écume est plus sensible aux changements de pression que le niveau inférieur. La longueur et l'emplacement du corps à orifice, ainsi que la dimension de cet orifice sont importants. Le corps à orifice doit être disposé verticalement dans la portion inférieure du corps du silencieux, le gaz frigorigène s'échappant vers le bas. Le corps à orifice doit avoir une longueur suffisante pour s'étendre jusqu'à une profondeur suffisante dans le bain d'huile afin de permettre la sursaturation de l'huile au moyen du frigorigène. Egalement le corps à orifice doit fournir un trajet d'écoulement d'une longueur suffisante et d'une section droite relativement petite afin de protéger l'orifice à l'égard des oscillations de la pression dans le corps du silencieux. L'orifice lui- même doit avoir une dimension telle qu'elle empêche la décharge d'une trop grande quantité de frigorigène à partir du silencieux, tout en permettant une production de mousse suffisante. Ces paramètres de conception combinés permettent d'obtenir une atténuation sonore appropriée sans qu'il en résulte une perte appréciable des performances du compresseur. Cependant, du fait que l'orifice établit un circuit pour le fluide entre l'aspiration et le refoulement, il y a une possibilité d'un écoulement en sens inverse résultant en partie de l'équilibre de la pression et de la température apparaissant lors de l'arrêt du compresseur. En particulier, puisque l'orifice est situé en-dessous de la surface de l'huile, l'huile a une certaine tendance à pénétrer dans le corps à orifice et de là dans le silencieux et la tubulure de décharge. Pour empêcher cet écoulement inverse, un clapet anti-retour est prévu dans le corps à orifice. Un but de l'invention est de fournir un procédé et un appareil pour réduire les niveaux sonores émis dans des compresseurs hermétiques. Un autre but de l'invention est de produire de la mousse tout en empêchant un écoulement inverse lors de l'arrêt du compresseur. Un autre but de l'invention est de maintenir une fonction de soutirage de décharge pendant le fonctionnement normal tout en empêchant une migration de l'huile pendant des cycles thermiques du système avant le démarrage du système. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé et un appareil pour la production de mousse. Ces buts ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite, sont atteints par la présente invention. Essentiellement du frigorigène à la pression de refoulement du compresseur est soutiré à partir du silencieux à travers un corps à orifice contenant un clapet anti-retour et un orifice et il est déchargé dans le niveau supérieur de l'huile du bain. Ceci crée une solution sursaturée à l'endroit du niveau supérieur de l'huile ce qui amène le gaz frigorigène à s'échapper en créant de la mousse ou de l'écume avec une réduction corrélative des niveaux sonores émis. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en élévation, avec arrachement partiel, d'un silencieux. La figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe, à plus grande échelle, de l'ensemble représenté sur la figure 2 comprenant le corps à orifice et le clapet anti-retour. Sur les figures 1 et 2 la référence numérique 10 indique d'une manière générale un ensemble silencieux destiné à être utilisé dans un compresseur hermétique et qui comporte une portion supérieure 11 et une portion inférieure 12 qui sont brasées ou assemblées de toute autre manière appropriée, d'une manière étanche, pour former une chambre de silencieux 13. Des collets repoussés 14,15,16 sont formés dans la portion supérieure 11 pour recevoir respectivement un collecteur 17, une tubulure de décharge 18 et un collecteur 19. Un raccord fileté 20 est formé dans la portion inférieure 12 pour recevoir par vissage un corps à orifice 30. Si on se réfère maintenant à la figure 3, on peut voir que le corps à orifice 30 comprend une portion filetée 32 destinée à venir se visser dans le raccord fileté 20. Un premier alésage 34, un deuxième alésage 36, un troisième alésage 38 qui est conique, un quatrième alésage 40 et un cinquième alésage 42, ayant un diamètre allant en diminuant progressivement, sont formés en série dans le corps à orifice 30, un épaulement 35 étant délimité entre les alésages 34 et 36 et un autre épaulement 41 étant formé entre les alésages 40 et 42. L'alésage 40 agit en tant qu'élément de retenue d'un ressort. L'épaulement 41 sert d'appui pour un ressort 56. Un orifice 49 est formé dans une paroi frontale 50 et cet orifice a un diamètre nominal de 0, 0419cm dans la forme d'exécution préférée. Un piston porte-clapet 60 est logé dans l'alésage 36 de manière à pouvoir s'y déplacer alternativement. Le piston porte-clapet 60 est formé avec un chambrage 64 qui se termine par un épaulement 65 de telle façon que le ressort hélicoïdal 56 soit logé dans le chambrage 64 et prenne appui sur l'épaulement 65. Un évidement 68 qui définit d'une manière générale une portion de sphère, est formé dans le piston porte-clapet 60, du côté opposé o est prévu le chambrage 64, en étant coaxial avec celui-ci. Un clapet sphérique 70 est réalisé en un matériau approprié tel que l'acier et il est logé dans l'évidement 68, en étant emboîté à force. Un organe 80 formant siège de clapet est emboîté à force dans l'alésage 34 et il est de préférence en contact avec l'épaulement 35. L'organe formant siège de clapet 80 présente un chambrage 84 qui se termine par une paroi frontale 86 à une extrémité et qui est entouré par un siège de clapet conique 82 à son autre extrémité. Un passage de fluide 88, qui a un diamètre nominal de 0, 076cm dans la forme d'exécution préférée, est percé dans la paroi frontale 86. En fonctionnement, comme on peut mieux le voir sur la figure 1, le corps à orifice 30 s'étend verticalement dans un bain d'huile 90 sur une distance d'environ 5,1cm. Dans la configuration illustrée à deux cylindres, le frigorigène comprimé, provenant de chacun des deux cylindres du compresseur (non représenté), est fourni à la chambre 13 du silencieux 10 respectivement par les collecteurs 17 et 19. La plus grande partie du frigorigène comprimé passe de la chambre 13 à la tubulure de décharge 18 qui fournit le frigorigène au condenseur (non représenté) d'un système de réfrigération. Suivant la présente invention, une petite portion du frigorigène comprimé passe, à partir de la chambre 13, à travers le corps à orifice 30. Plus particulièrement le frigorigène provenant de la chambre 13 s'écoule, à travers le passage 88, vers et dans le chambrage 84 du corps à orifice 30. Le frigorigène présent dans le chambrage 84 agit sur le clapet 70 porté par le piston 60, et ce à l'encontre de la sollicitation fournie par le ressort 56. Si la pression du frigorigène est suffisante, ceci amène le clapet 70 à s'écarter de son siège, comme il est illustré, en ouvrant alors un trajet pour le fluide entre la chambre 13 du silencieux et le bain d'huile 90. Le frigorigène peut passer ensuite en série de la chambre 13, à travers le passage 88, l'alésage 84, le long du clapet 70 et du piston porte-clapet , entre les spires du ressort 58, à travers l'alésage 42 et enfin à travers l'orifice 49, pour pénétrer dans le bain d'huile 90. Puisque le frigorigène pénétrant dans l'orifice 49 se trouve à la pression de refoulement du compresseur alors que la vapeur de frigorigène au-dessus du bain d'huile 90 se trouve à la pression d'aspiration du compresseur, le frigorigène refoulé dans le bain d'huile 90 est injecté dans le niveau supérieur de ce bain d'huile, sans perturber le niveau inférieur. Ceci se traduit par une solution sursaturée de frigorigène dans l'huile dans le niveau supérieur du bain d'huile 90, ce qui entraîne l'extraction du frigorigène hors de l'huile et produit une écume réduisant l'émission sonore due à la pression d'aspiration au-dessus du bain d'huile 90. Le niveau inférieur n'est pas perturbé par l'injection du frigorigène et il continue à former une solution saturée stable qui est en équilibre et protégée par le niveau supérieur à l'égard des effets des fluctuations de la pression normale en cours de fonctionnement. La réponse du ressort 56 est telle que le flux calibré désiré de frigorigène vers et dans le bain d'huile 90 apparaisse lorsqu'il y a une différence de pression d'au moins 7,13 bars. Lorsque la différence de pression est trop faible ou négative comme cela apparaît dans une situation tendant à produire un écoulement inverse, le clapet 70 demeure en appui sur son siège sous l'effet du ressort 56 et de la pression du fluide sous une différence de pression inverse. Ceci empêche l'écoulement de gaz et/ou de liquide à partir du bain d'huile 90 vers la chambre 13, en supprimant ainsi le trajet potentiel pour la migration de l'huile. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour réduire les niveaux sonores émis dans des compresseurs hermétiques basse pression caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à fournir un frigorigène sous pression à un silencieux (10) qui est en communication avec une tubulure de décharge (18), à dériver une petite portion du frigorigène sous pression fourni au silencieux (10) lorsque la pression dans ce silencieux est supérieure d'au moins (7,13) bars à la pression du côté basse pression, et à injecter le frigorigène sous pression dérivé vers et dans un bain d'huile (90) en un point situé en-dessous de la surface de l'huile, si bien qu'une solution sursaturée de frigorigène dans l'huile est créée dans le niveau supérieur du bain d'huile ce qui entraîne le frigorigène à l'extérieur de l'huile dans le niveau supérieur, afin de créer une écume sans perturber le niveau inférieur de l'huile dans le bain, et à empêcher l'écoulement de l'huile à partir du bain (90) vers le silencieux (10). 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape d'injection du frigorigène dérivé est réalisée en déchargeant le frigorigène dérivé vers le bas dans le bain (90), à une distance d'environ 5,1cm en-dessous de la surface de l'huile. 3.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape d'injection du frigorigène dérivé entraîne le passage du frigorigène dérivé à travers un orifice ayant un diamètre de 0,0419 à 0,46 cm. 4.- Appareil d'injection de frigorigène pour la production de mousse dans un compresseur hermétique du côté basse pression comportant un bain d'huile (90) caractérisé en ce qu'il comprend un silencieux (10) ayant une structure de collecteur (17,18) pour fournir du frigorigène comprimé au silencieux (10) et une tubulure de décharge (18) pour transporter le frigorigène comprimé à partir du silencieux (10), des moyens de dérivation (30) reliés au silencieux (10) pour dériver une petite portion du frigorigène comprimé fourni au silencieux (10) et comportant un orifice (49) déchargeant le frigorigène dérivé en-dessous de la surface de l'huile dans le bain (90), afin de produire de la mousse et un clapet anti-retour (60,70) disposé entre le silencieux (10) et l'orifice (49) pour permettre un écoulement à partir du silencieux (10) uniquement dans le cas d'une différence de pression suffisante entre le silencieux (10) et le bain d'huile (90) et pour empêcher tout écoulement à partir du bain d'huile (90) en direction du silencieux (10). 5.- Appareil suivant la revendication 4 caractérisé en ce que l'orifice (49) a un diamètre allant de 0,0419 à 0,046 cm. 6.- Appareil suivant la revendication 4 caractérisé en ce que l'orifice décharge le frigorigène à une distance d'environ 5,1cm en-dessous de la surface de l'huile du bain (90).