Brevet FR2651034A1 — publié le 19910222

Procédé et dispositif pour empêcher une panne de compresseur due à une perte de lubrifiant La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour empêcher une panne de compresseur due à une perte de lubrifiant. Pendant l'arrêt d'un compresseur, il se produit une accumulation et une absorption de réfrigérant dans le bac à huile ou le carter et l'huile de lubrification est ainsi diluée, en produisant la formation d'un mélange de réfrigérant et d'huile. Le réfrigérant s'accumule dans le compresseur du fait qu'il est situé au point le plus bas du système, sous l'effet du gradient thermique existant dans le système et à cause de l'affinité de réfrigérants halocarbonés pour l'huile. Dans des conditions normales de fonctionnement, de l'huile circule avec le réfrigérant et est renvoyée au bac du compresseur pendant un fonctionnement continu. Dans le cas d'un bac à huile situé en bas, une brutale formation de mousse est engendrée lorsodu démarrage sous l'effet de la réduction de pression et cela produit un grand débit de circulation d'huile à ce moment. De faibles concentrations de réfrigérants dans l'huile du compresseur au démarrage sont essentielles pour obtenir une longue durée de service du compresseur et du moteur, et un fonctionnement satisfaisant. Le compresseur est isolé du système à l'arrêt par l'intermédiaire de la vanne de décharge du compresseur, qui est prévue à la sortie du cylindre et par l'inter- médiaire d'une électrovalve prévue dans la canalisation de liquide. Du réfrigérant est pompé à partir du côté bas du système à l'arrêt. On peut utiliser un seul pompage de décharge par fermeture de l'électrovalve de la canalisation de liquide à l'arrêt ou bien le pompage de décharge peut être répété automatiquement pendant un arrêt à mesure que la pression du côté 2651034 4 bas augmente. Un pompage de décharge répété ou continu peut produire une évacuation importante d'huile qui n'est pas renvoyée au compresseur du fait de la courte durée du cycle de pompage. Pour éviter que toute l'huile soit déchargée par pompage, un contacteur de sécurité de lubrification est souvent utilisé pour arrêter le compresseur lorsque la quantité d'huile est insuffisante. L'utilisation d'un contacteur de sécurité de lubrification ne résout pas complètement le problème puisque ce contacteur ne doit pas intervenir au démarrage et également lors de variations de pression dans le système. Egalément, un agencement de ce genre n'est pas fiable du fait qu'il produit des arrêts perturbateurs et qu'il est coûteux. Il existe un certain nombre de situations dans lesquelles le fonctionnement d'un compresseur se produit sous la forme d'une série de cycles courts, avec la possibilité de produire un pompage de décharge de l'huile hors du compresseur. En premier lieu, lorsqu'il se produit une fuite de réfrigérant dans le système ainsi qu'une perte partielle de la charge de réfrigérant, le contacteur basse pression est ouvert de façon répétée lors d'un redémarrage ou d'un réenclenchement puisque le thermostat détecte toujours une condition incorrecte; en second lieu, lorsque le système est en marche à vide pendant un temps prolongé, mais lorsqu'il se produit périodiquement un pompage de décharge pour maintenir le compresseur sec; en troisième lieu, lorsqu'il se produit une fuite dans une vanne et lorsque le compresseur effectue des cycles rapides pour le maintenir à l'état sec. Dans un système de réfrigération qui utilise un contacteur basse pression comme commande opérationnelle pour exciter le dispositif de commande du compresseur dans une application faisant intervenir un pompage de décharge continu mais qui n'utilise pas un contacteur de sécurité de lubrification, il est souhaitable d'assurer une protection contre une perte d'huile. Une perte d'huile peut se produire sous l'effet d'une défaillance dans un autre mode ou bien à cause d'une marche à vide pendant une longue période de temps, de sorte que de l'huile est déchargée du compresseur par pompage. Un objet de cette invention est de créer un procédé et un dispositif pour empêcher une panne d'un compresseur sous l'effet des événements les plus courants qui résultent d'un pompage d'huile hors d'un compresseur. Un autre objet de cette invention est- de créer un système qui réagisse à des cycles courts répétés d'un compresseur. Un objet additionnel de l'invention est de permettre un pompage de décharge continu tout en protégeant un compresseur contre des événements principaux produisant une perte d'huile. - En principe, dans un système de réfrigération pourvu d'une commande comportant un microprocesseur, le compresseur est arrêté ou bien le système fonctionne pendant une période de temps suffisante pour remédier de façon appropriée à la condition détectée. Dans un système de réfrigération fonctionnant en réponse à un thermostat et comprenant en série, un compresseur, un condenseur, une vanne de canalisation de liquide, un moyen de détente thermique et un évapora- teur, le problème est résolu conformément à l'invention, en ce qui concerne le procédé, en ce qu'il comprend les étapes consistant à: effectuer un pompage de décharge dudit compresseur à la fin de chacun de ses cycles de fonctionnement, capter la pression en un point situé entre ledit évaporateur et -ledit compresseur, déterminer si le cycle de fonctionnement. 2651034- du compresseur a été fait en réponse audit thermostat et, dans la négative, déterminer si une basse pression est en train d'être captée, et si une basse pression est est en train d'être captée et si le cycle de fonctionnement du compresseur n'a pas été fait en réponse audit thermostat, arrêter ledit compresseur. Selon d'autres particularités du procédé: - Il comprend les étapes consistant à: compter le nombre de cycles de fonctionnement du compresseur, remettre à zéro le nombre de cycles du compresseur à chaque fois que ledit thermostat demande un refroidissement, et, à chaque fois qu'un nombre prédéterminé de cycles ont été comptés, ouvrir ladite vanne de canalisation de liquide pendant une période de temps prédéterminée. - Il comprend les étapes consistant à: compter le nombre de cycles de fonctionnement du compresseur, régler la fréquence des cycles du compresseur- et arrêter le -compresseur si un nombre prédéterminé de cycles du compresseur ont été effectués dans une période de temps prédéterminée. - Il comprend les étapes consistant à: régler la fréquence des cycles du compresseur et arrêter le compresseur si un nombre prédéterminé de cycles du compresseur sont produits dans une période de temps prédéterminée. En ce qui concerne le dispositif conforme à l'invention, il est prévu un distributeur situé dans ledit système entre ledit condenseur et ledit moyen de détente thermique, un moyen pour capter la pression dans le système précité en un point situé entre ledit évaporateur et ledit compresseur, un circuit de commande comprenant un moyen de comptage du nombre de cycles de fonctionnement du compresseur et relié fonctionnellement audit thermostat, audit compresseur, audit distributeur et audit 'moyen de captage, de telle sorte que ledit compresseur soit arrêté si ledit thermostat demande un refroidissement et si ledit moyen de captage capte une pression trop faible; ledit distributeur est ouvert pendant un temps prédéterminé en produisant ainsi un fonctionnement dudit compresseur si un nombre prédéterminé de cycles de fonctionnement du compresseur ont été effectués sans que ledit thermostat demande un refroidissement. Selon une autre particularité du dispositif conforme à l'invention, ledit circuit de commande comprend en outre un moyen de réglage de la fréquence des cycles de fonctionnement du compresseur de telle sorte que le compresseur soit arrêté si un nombre prédéterminé de cycles de fonctionnement du compresseur se sont produits dans un temps prédéterminé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexes dans lesquels: La Figure. 1 est une représentation schématique d'un système de réfrigération. La Figure 2 est une représentation schématique du- circuit électrique de commande du système de la Figure 1; et la Figure 3 est un organigramme montrant les étapes pour la détection des causes primaires d'un pompage de décharge d'huile et pour un arrêt du compresseur afin d'empêcher une panne due à la perte de lubrification. Sur la Figure- 1, la référence numérique désigne dans son ensemble un système de réfrigération comportant un circuit 'de réfrigérant comprenant en série, les quatre éléments principaux constitués- par un compresseur 12, un condenseur 14, un dispositif de détente thermique 18 et un évaporateur 20. Additionnel- lement, une électrovanne 16 est disposée dans la conduite de réfrigérant entre le condenseur 14 et le dispositif de détente thermique 18 tandis qu'une soupape d'arrêt 22 est située dans la conduite de décharge entre le compresseur 12 et le condenseur 14. Il est à noter que la soupape d'arrêt 22 est distincte des soupapes à lames de décharge (non représen- tées) du compresseur 12 et est située en aval de celles-ci et que sa présence est préférée bien que les soupapes à lames remplissent une fonction de soupape d'arrêt. Quand le système de réfrigération n'est pas en service, l'électrovanne 16 et la soupape d'arrêt 22 ont pour fonction d'isoler le réfrigérant liquide se trouvant dans le.condenseur 14. Le fonctionnement du compresseur 12, et par conséquent du système 10, s'effectue en réponse à un thermostat 14 par l'intermédiaire d'un circuit 30 de commande de compresseur, qui comprend un microprocesseur (non représenté) et qui est relié fonctionnellement au compresseur 12 et à l'électrovanne 16 ainsi qu'à des dispositifs de protection du compresseur comme un capteur de basse pression 50 qui réagit à la pression du réfrigérant en train d'être fourni au compresseur 12. Pendant le fonctionnement du système de réfrigération 10, le compresseur 12 fournit du réfrigérant gazeux à haute température et à haute pression au condenseur 14 o le réfrigérant cède de la chaleur et se condense. Le réfrigérant liquide parvient, par l'intermédiaire de l'électrovanne 16 ouverte dans le dispositif de détente thermique.18. Le réfrigérant liquide traversant le dispositif de détente thermique est partiellement vaporisé et parvient par l'évaporateur 20 o le réfrigérant liquide restant 2 6 5 1034 absorbe de la chaleur et s'évapore. Le réfrigérant gazeux revient au compresseur 12 pour terminer le cycle. S'il s'établit une basse pression dans la conduite de retour au compresseur 12, ce dernier sera arrêté par le circuit 30 de commande de compresseur en réponse à la basse pression captée par le capteur de basse pression 50. Lorsque le compresseur 12 ne fonctionne plus, l'électrovanne 16 est désactivée et fermée et elle coopère avec la soupape d'arrêt 22, si celle-ci est présente, ou bien avec les soupapes à lames de décharge, pour isoler le réfrigérant liquide dans le condenseur. En référence à la Figure 2, quand le thermostat 40 demande' un refroidissement, ses contacts 40-1 se ferment, en produisant ainsi la fermeture d'un circuit électrique entré les conduits L1 et L2 et l'enroulement de solénoïde 16-1 de l'électrovanne 16 normalement fermée, ce qui produit une excitation de l'enroulement de solénoïde 16-1 et l'ouverture de l'électrovanne 16. Quand l'électrovanne 16 est ouverte, le réfrigérant liquide n'est plus emprisonné dans le condenseur 14 et il se produit une augmentation de pression dans le système 10, et les contacts 50- 1 du capteur de basse pression 50 se ferment. Lorsque les contacts du capteur de basse pression 50 sont fermés, le contacteur 12-1 du compresseur est excité et le compresseur 12 est enclenché. Lorsque le thermostat est satisfait, ses contacts 40-1 s'ouvrent en produisant une désexcitation de l'enroulement 16- 1 et la fermeture de l'électrovanne 16. Le contacteur 12-1 du compresseur reste excité et le ccmpresseur 12 continue à fonctionner et à effectuer un pompage de décharge de la partie du système 20, située en aval de l'électrovanne 16. Le compresseur 12 continue à fonctionner jusqu'à ce que la pression de système, captée par le capteur de basse pression 50 ait suffisam- ment diminuée, en produisant une ouverture des contacts -1 du capteur de basse pression 50, et par conséquent l'arrêt du compresseur 12. Le système décrit ci-dessus peut être sujet à une défaillance à cause d'un pompage de décharge de l'huile se trouvant dans le compresseur 12. Des causes possibles d'une telle défaillance dans un système conventionnel sont les suivantes: I - Fuite de Réfrigérant dans le Système S'il y a une demande de refroidissement, les contacts 40-1 du thermostat se ferment, en produisant ainsi une activation et une ouverture de l'électrovanne 16 de la canalisation de liquide. Le compresseur 12 fonctionne avec des cycles courts du fait de l'ouvertu- re des contacts 50-1 du capteur de basse pression 50. Comme décrit cidessus, un cycle court décharge par pompage une quantité d'huile relativement grande. Du fait que les contacts 40-1 du thermostat restent fermés, l'enroulement de solénoîde 16-1 de l'électrovanne 16 reste excité et le compresseur 12 effectue des cycles courts à chaque fois que les contacts 50- 1 du capteur de basse pression 50 se ferment. Cela peut se poursuivre jusqu'à ce que le compresseur 12 ait déchargé toute son huile et tombe en panne. II - Marche à Vide du Système pendant un temps prolongé Si le système 10 fonctionne de telle sorte que le compresseur 12 soit mis en marche périodique- ment dans un cycle court, avec l'électrovanne 16 fermée pour maintenir le système sec, le compresseur 12 peut tomber en panne sous l'effet d'une décharge de son huile si le système 10 marche à vide pendant une période de temps prolongée par rapport à la durée des cycles périodiques de pompage de décharge. III - Fuite de Vanne ou de Soupape Si la structure formant soupape d'arrêt est constituée de la soupape à lame seule ou bien en combinaison avec la soupape d'arrêt 22, ou bien l'électrovanne 16 se met à fuir, les contacts 50-1 du capteur de basse pression 50 se fermeront lors de l'atteinte d'une pression suffisante, en enclenchant ainsi le compresseur 12 bien que l'électrovanne 16 de la canalisation de liquide reste fermée. En fonction du débit de fuite, le compresseur 12 effectuera un cycle court à un débit correspondant et perdra son huile par pompage de décharge. Pour empêcher un pompage de décharge de l'huile hors du compresseur 12 sous l'effet d'un fonctionnement avec cycles courts, les états du solénoîde de l'électrovanne 16 et des contacts 57-1 du capteur- de basse pression sont détectés. Si l'enroulement de solénoîde 16-1 de l'électrovanne 16 est excité, en signifiant que le thermostat 40 est en train de demander un refroidissement, mais si les contacts 57-1 du capteur de basse pression sont ouverts, alors le compresseur 12 est bloqué du fait qu'il ex-iste une quantité inappropriée de réfrigérant dans le système tel que cela est le. plus souvent dû à une fuite. Le nombre de cycles du compresseur est suivi. S'il se produit X cycles, par exemple une centaine, le pompage de décharge pour maintenir le système sec sans une demande de refroidissement, alors l'enroule- ment de solénoïde 16-1 de l'électrovanne 16 sera activé pendant Y minutes, par exemple dix, pour permettre à l'huile de retourner au compresseur 12 avec le réfrigérant. Le nombre de cycles sans une demande de refroidissement peut être déterminé par la fermeture des contacts 40-1 ou bien par un réglage des durées de cycles, par exemple une durée inférieure à deux minutes. La fréquence des cycles est également suivie de telle sorte que, s'il se produit plus de R cycles, par exemple trois, dans S minutes, par exemple soixante, le compresseur soit alors arrêté puisqu'il se produit une fuite dans la vanne 16 ou 22. Les étapes de contrôle de l'activité d'un compresseur pour empêcher un pompage de décharge de l'huile sont mis en évidence sur la Figure 3. Comme indiqué par le bloc 100, la détermination initiale consiste à définir si le thermostat 40 est en train de demander un refroidissement, ce qui équivaut à déterminer si le solénoîde 16-1 de l'électrovanne 16 est excité et si l'électrovanne 16 est ouverte. Si le thermostat 40 n'est pas en train de demander un refroidissement, alors le nombre de cycles du compresseur est compté comme indiqué par le bloc 105. Si X cycles ont été comptés comme indiqué par le bloc 110, alors l'électrovanne 16 est ouverte pendant "Y" minutes, comme indiqué par le bloc 115, afin de permettre au système de renvoyer l'huile au compresseur 12 puisque l'ouverture de l'électrovanne 16 engendre une augmentation de pression provoquant la fourniture des contacts 50-1 et le démarrage du compresseur 12. Le compresseur 12 continuera à fonctionner jusqu'à ce que l'électrovanne 16 se ferme et le système, en aval de l'électrovanne 16, sera soumis à un pompage de décharge qui produira une ouverture des contacts -1 et un arrêt du compresseur 12. Comme indiqué par le bloc 120, R cycles sont comptés et la période de temps correspondant aux R cycles est déterminée,- comme indiqué dans le bloc 125, et si R cycles se produisent en S minutes ou moins, le compresseur 12 est arrêté comme indiqué par le bloc 130, puisqu'il y a apparemment une fuite dans une vanne. Si R cycles se déroulenten plus de S minutes, alors le compte du bloc 120 est ramené à l'état initial soit en éliminant le cycle immédiatement précédant, soit par une remise ll à zéro. Si le thermostat 40 est en train de demander un refroidissement, comme indiqué par le bloc 100, alors le compte de cycles de compresseur correspondant au bloc 105 est remis à zéro et, comme indiqué par le bloc 135, lespositions des contacts 50-1 du capteur de pression 50 sont déterminées. Si les contacts -1 sont ouverts, alors le compresseur 12 est arrêté comme indiqué par le bloc 130, puisqu'il se produit apparemment une fuite de réfrigérant dans le système. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour empêcher une panne de compresseur à cause d'une perte de lubrifiant dans un système de réfrigération fonctionnant en réponse à un thermostat (40) et comprenant, en série, un compresseur (12), un condenseur (14), un moyen de détente thermique (18) et un évaporateur (20) , dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un distribu- teur (16) situé dans ledit système entre ledit condenseur et ledit moyen de détente thermique, un moyen (50) pour capter la pression dans le système précité en un point situé entre ledit évaporateur et ledit compres- seur, un circuit de commande (30) comprenant un moyen de comptage du nombre de cycles de fonctionnement du compresseur et relié fonctionnellement audit-thermostat, audit compresseur, audit distributeur et audit moyen de captage, de telle sorte que ledit compresseur soit arrêté si ledit thermostat demande un refroidissement et si ledit moyen de captage capte une pression trop faible, et ledit distributeur est ouvert pendant un temps prédéterminé en produisant ainsi un fonctionne- ment dudit compresseur si un nombre prédéterminé de cycles de fonctionnement du compresseur ont été effectués sans que ledit thermostat demande un refroidis- sement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de commande comprend un moyen de réglage de la fréquence des cycles de fonctionnement du compresseur de telle sorte que le compresseur soit arrêté si un nombre prédéterminé de cycles de fonctionnement du compresseur se sont produits dans un temps prédéterminé. 3. Procédé pour empêcher une panne de compresseur à cause d'une perte de lubrifiant dans un système de réfrigération fonctionnant en réponse à un thermostat et comprenant, en série, un compresseur, un condenseur, une vanne de canalisation de liquide, un moyen de détente thermique et un évaporateur, procédé comprenant les étapes consistant à: effectuer un pompage de décharge dudit compresseur à la fin de chacun de ses cycles de fonctionnement, capter la pression en un point situé entre ledit évaporateur et ledit compresseur, déterminer si le cycle de fonctionne- ment du compresseur a été fait en réponse audit thermostat et, dans la négative, déterminer si une basse pression est en train d'être captée, et si une basse pression est en train d'être captée et si le cycle de fonctionne- ment du compresseur n'a pas été fait en réponse audit thermostat, arrêter ledit compresseur. - 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à: compter le nombre de cycles de fonctionne- ment du compresseur, remettre à zéro le nombre de cycles du compresseur à chaque fois que ledit thermostat demande un refroidissement, et, à chaque fois qu'un nombre prédéterminé de cycles ont été comptés, ouvrir ladite vanne de canalisation de liquide pendant une période de temps prédéterminée. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à: compter le nombre de cycles de fonctionne- ment du compresseur, régler la fréquence des cycles du compresseur et arrêter le- compresseur si un nombre prédéterminé de cycles du compresseur ont été effectués dans une période de temps prédéterminée. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à: régler la fréquence des cycles du compres- seur et arrêter le compresseur si un nombre prédéterminé de cycles du compresseur sont produits dans une période de temps prédéterminée.