Brevet FR2663409A1 — publié le 19911220

"Dispositif de chauffage normal direct d'un carter de compresseur, notamment pour compresseurs hermétiques basse pression" La présente invention concerne les compresseurs hermétiques Plus particulièrement, le domaine de l'invention est celui des dispositifs de chauffage de carter pour compresseurs hermétique basse pression, qui empêchent la migration du réfrigérant entre le côté évaporateur d'un système de refroidissement et le compresseur de celui-ci. Pendant le fonctionnement courant d'un système de refroidissement, le compresseur est coupé de manière intermittente par un thermostat Lorsque le compresseur est coupé par thermostat, de même que lorsque le système de refroidissement est débranché, la température ambiante du compresseur diminue Le réfrigérant gazeux provenant de l'évaporateur ou de l'accumulateur peut émigrer par la conduite d'aspiration pour pénétrer dans le compresseur o la 2 O température plus basse condense ce réfrigérant La présence de réfrigérant liquide dans le compresseur au moment du démarrage peut provoquer un bouchon de liquide risquant de rompre les joints du compresseur, d'endommager les paliers et autres, du fait des pressions élevées qui en résultant. Un type de compresseur selon l'art antérieur comprend un dispositif de chauffage à l'état solide ou analogue se trouvant en contact thermique avec le carter de compresseur ou avec l'huile et le réfrigérant contenus dans le carter Le dispositif de chauffage contribue à éviter le problème de la migration du réfrigérant liquide partant de l'évaporateur et passant par la conduite d'aspiration pour pénétrer dans le compresseur De plus, les dispositifs de chauffage de carter de compresseur ont été montés pour diminuer la différence de température entre le côté évaporateur et les températures ambiantes du compresseur, et, au bout d'une période de temps suffisante donnée, le dispositif de chauffage de carter réduit la migration de liquide. Un avantage d'un dispositif de chauffage de carter est le possibilité de faire bouillir le liquide réfrigérant pour l'évacuer du carter d'huile Un tel dispositif de chauffage de carter est décrit dans le Brevet U S A 4 755 657 qui comprend un dispositif de chauffage à Coefficient de Température Positif (CTP) monté dans une partie en creux peu profonde dans le bas du boîtier de compresseur Cependant, cette disposition présente plusieurs inconvénients L'un de ces inconvénients concerne la partie en creux peu profonde qui constitue une modification nécessaire du boîtier de compresseur Cette modification peut ne pas être souhaitable pour le boîtier, et le dispositif de chauffage ne peut être utilisé avec des compresseurs existants ne comportant pas cette partie en creux Un autre inconvénient est que le système doit comporter des moyens quelconques pour fixer le dispositif de chauffage à Coefficient de Température Positif (CTP) au compresseur. Il existe toujours un besoin d'un dispositif de chauffage de carter qui présente un bon rendement de production, qui soit pratique à monter, qui soit efficace en fonctionnement, et qui ne nécessite pas de modifier le boîtier de compresseur. A cet effet, la présente invention concerne un compresseur comprenant: un boîtier extérieur muni d'une surface extérieure, ce boîtier définissant une zone intérieure munie d'un carter d'huile; un bloc moteur-pompe placé dans la zone intérieure du boîtier; un dispositif de bornes placé sur le boîtier, ce dispositif de bornes comprenant une boîte à bornes; compresseur caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de chauffage monté sur une partie de la surface extérieure du boîtier directement à côté de la boîte à bornes, ce dispositif de chauffage étant placé à proximité thermique du liquide contenu dans le carter d'huile. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif de chauffage de carter destiné à être utilisé sur un compresseur placé dans un système de refroidissement Le dispositif rayonne de la chaleur vers le carter d'huile et chauffe le boîtier du compresseur autour du carter pour chauffer le liquide contenu dans celui-ci de manière à faire bouillir le réfrigérant liquide pour l'évacuer L'ébullition du liquide réfrigérant augmente la pression et empêche le réfrigérant se trouvant du côté évaporateur d'émigrer et de s'accumuler dans le compresseur Le dispositif de chauffage est placé directement sur le boîtier pour être en contact thermique avec la surface extérieure de ce boîtier. Le dispositif de chauffage selon la présente invention est placé au voisinage immédiat de la boîte à bornes du compresseur hermétique Ainsi, il n'est pas nécessaire d'utiliser une structure séparée sur le boîtier pour supporter le dispositif de chauffage car ce dernier est placé à l'intérieur de la garde de protection de la boîte à bornes En plaçant le dispositif de chauffage à l'intérieur de la garde et au-dessous du capot de protection, on protège ce dispositif contre les risques de détérioration De plus, la garniture d'étanchéité, le capot et la garde placée autour de la boîte à bornes, enferment le dispositif de chauffage et l'isolent thermiquement de l'extérieur, ce dispositif de chauffage rayonnant la chaleur vers l'intérieur pour maintenir le carter à la bonne température. Pratiquement toute la surface disponible à l'intérieur de la zone protégée par la garde, est en contact avec le dispositif de chauffage pour offrir à celui-ci le maximum de surface de chauffage effective. En plaquant simplement le dispositif de chauffage sur le boîtier de compresseur à l'intérieur de la zone protégée par la garde, on facilite considérablement le montage, la liaison et le fonctionnement du dispositif de chauffage selon la présente invention Une garniture d'étanchéité thermiquement isolante maintient l'élément de chauffage contre le boîtier de compresseur et réfléchit la chaleur vers l'intérieur pour maximiser la chaleur fournie au carter De plus, le dispositif de chauffage selon la présente invention donne une pente plus raide de la température en fonction des watts consommés, ce qui indique un rendement supérieur de la présente invention. Le dispositif de chauffage est placé sur la surface extérieure du boîtier de compresseur, très près du carter d'huile Un pourcentage important du liquide contenu dans le carter d'huile n'est pas de l'huile mais au contraire du réfrigérant liquide ayant émigré sous forme gazeuse et s'étant condensé dans le boîtier de compresseur Le dispositif de chauffage fait bouillir la majeure partie du réfrigérant liquide en produisant, à l'intérieur du boîtier de compresseur, une pression de gaz positive qui empêche la migration du réfrigérant Cela est particulièrement important pour les compresseurs hermétiques à calottes basse pression, car pendant une coupure de fonction- nement, le gaz réfrigérant provenant de l'évaporateur ou de l'accumulateur a tendance à émigrer et à se condenser dans le compresseur s'il n'existe aucune pression à l'intérieur du boîtier. La position du dispositif de chauffage sur la surface extérieure du compresseur donne des propriétés avantageuses d'auto-régulation Placé près du haut du niveau de liquide dans le carter d'huile, le dispositif de chauffage transmet une plus grande quantité de chaleur au liquide placé au voisinage de celui-ci Le réfrigérant liquide fait monter le niveau du carter en amenant une plus grande quantité du liquide du carter en contact avec le boîtier au voisinage du dispositif de chauffage Ainsi, le rendement du dispositif de chauffage augmente en même temps que la quantité de réfrigérant liquide. La présente invention, sous une forme de réalisation de celle-ci, consiste en un compresseur comprenant un boîtier extérieur, un bloc de pompe à moteur, un dispositif de bornes et un dispositif de chauffage Le boîtier extérieur définit une zone intérieure contenant un carter d'huile Le bloc de pompe à moteur est monté dans la zone intérieure du boîtier, et le dispositif de bornes est placé sur le boîtier et comprend une boîte à bornes Le dispositif de chauffage est placé sur une partie du boîtier située au voisinage immédiat de la boîte à bornes, de manière à être à proximité thermique du liquide contenu dans le carter d'huile. De préférence, la surface du dispositif de chauffage est relativement grande par rapport à son épaisseur, et la partie de surface du boîtier recouverte par le dispositif de chauffage est située à l'endroit du carter d'huile ou directement contre celui-ci Le dispositif est conçu de façon que le liquide contenu dans le carter d'huile reçoive la chaleur rayonnée par le dispositif de chauffage Une garniture d'étanchéité peut être placée sur le dispositif de chauffage pour l'isoler de l'environnement ambiant et réfléchir la chaleur vers le liquide contenu dans le carter d'huile. Un but de la présente invention est de créer un dispositif de chauffage de carter à meilleure rendement pour un compresseur hermétique, qui chauffe le carte d'huile du compresseur. Un autre but de la présente invention est également de chauffer le réfrigérant liquide dans le carter d'huile pour maintenir, à l'intérieur du boîtier, une pression positive qui empêche la migration de réfrigérant arrivant par la conduite d'aspiration. Un autre but de l'invention est de créer un dispositif de chauffage de carter qui transmette une plus grande quantité de chaleur au liquide contenu dans le carter d'huile lorsque du réfrigérant liquide s'accumule dans celui-ci. Un autre but de l'invention est de créer un dispositif de chauffage de carter externe qui soit protégé contre les perturbations extérieures. Un autre but encore de la présente invention est de créer un dispositif de chauffage qui se monte sur le boîtier du compresseur sans nécessiter de modifications de ce boîtier ou de la structure de bornes. Un autre but enfin de la présente invention est de créer un dispositif de chauffage de carter qui présente une bonne transmission thermique. Les buts ci-dessus ainsi que d'autres buts et caractéristiques de l'invention, de même que la manière de les atteindre, apparaîtront plus clairement et seront mieux compris en se référant à la description détaillée qui suit d'une forme de réalisation de l'invention représentée aux dessins ci- joints dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan, partiellement découpée, d'une boîte à bornes de compresseur comprenant le dispositif de chauffage selon la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe de la boîte à bornes et du dispositif de chauffage; la figure 3 est une vue en perspective de l'élément chauffant de la présent invention; et la figure 4 est une vue de face, en élévation, du compresseur, cette vue étant partiellement découpée et le capot, la bande d'arceau et la garniture d'étanchéité étant retirés. Les parties correspondantes sont repérées par des références correspondantes dans les différentes vues Les illustrations représentées ici illustrent une forme préférée de réalisation de l'invention mais ces illustrations ne doivent être considérées en aucun cas comme limitant la portée de l'invention. En se référant à la figure 4, le compresseur 6 comprend un bloc moteurpompe 8 scellé dans le boîtier 10 La présente invention concerne un dispositif de chauffage de carter 12 placé sur le boîtier 10 directement contre la boîte à bornes 14. Selon la présente invention, le dispositif de chauffage 12 fournit de la chaleur à l'huile contenue dans le carter d'huile 15 du fait de sa position sur la surface du boîtier 10 La surface sur laquelle le dispositif de chauffage 12 est placé est soit généralement plane soit légèrement courbe Le dispositif de chauffage 12 qui peut être un élément à Coefficient de Température Positif (CTP) ou tout autre élément chauffant, rayonne la chaleur à travers le boîtier 10 et dans la zone intérieure 16 pour chauffer l'huile et tout réfrigérant liquide contenus dans le carter d'huile 15 La surface inférieure 18 (figure 2) du dispositif de chauffage 12 vient en face et se trouve en contact thermique direct avec la surface extérieure 20 du boîtier 10 Ainsi, le dispositif de chauffage 12 rend maximum le transfert de chaleur vers le boîtier 10 pour faire bouillir tout réfrigérant liquide contenu dans le carter d'huile 15 La boîte à bornes 14 est de forme connue, analogue à celle décrite dans le Brevet U S A N 4 406 590 incorporé expressément ici à titre de référence De préférence, la boîte à bornes 14 (figure 1) comprend une coupelle cylindrique 22 soudée au boîtier 10, cette coupelle 22 contenant un certain nombre de broches 24 sortant du boîtier 10 La boîte à bornes 14 et le dispositif de chauffage 12 sont protégés des éléments extérieurs et blindés par le capot 26, tandis qu'une garde protectrice 28 de contour analogue entoure le capot 26 Une collerette de monture 30 de la garde 28 comporte une surface inférieure 32 (figure 2) soudée au boîtier 10 Le capot 26 est maintenu en place par une bande d'arceau 34 qui s'accroche sur les oreilles 36 de la garde 28. Le dispositif de chauffage 12 recouvre pratiquement toute la zone de surface disponible limitée par le périmètre de la garde 28 En se référant à la figure 2, le dispositif de chauffage 12 présente une forme analogue à celle de la garde de protection 28, tout en étant légèrement plus petit. L'ouverture 38 du dispositif de chauffage 12 entoure la boîte à bornes 14 placée près des fils conducteurs Dans une forme de réalisation, l'épaisseur du dispositif de chauffage est de 3,43 mm tandis que sa longueur est de 74,42 mm et sa largeur de 50,90 mm. Ainsi, le contour du dispositif de chauffage 12 est choisi de façon qu'il s'adapte autour de la boîte à bornes 14 et à l'intérieur de la garde 18 tout en optimisant sa surface en contact avec la surface extérieure 20 comparativement à sa taille totale. Des cosses 40 sont destinées à brancher le dispositif de chauffage 12 au côté alimentation du contacteur et à fournir le courant électrique (figure 4) Le dispositif de chauffage 12 eut être acheté chez Raychen Chemelex Division, 300 Constitution Drive, Menlo Park, Californie Ce dispositif de chauffage 12 produit environ 24 à 34 watts à des températures ambiantes de 100 ' à 200 C. La garniture d'étanchéité 42 est disposée sur le dispositif de chauffage 12 et comporte une partie périphérique 44 comprimée au-dessous du bord intérieur 46 du capot 26 La garniture d'étanchéité 42 est placée sur la surface supérieure 48 du dispositif de chauffage 12 et le capot 26 maintient la garniture 42 contre le boîtier 10 et le dispositif de chauffage 12 pour maintenir efficacement un bon contact thermique La garniture d'étanchéité 42 est de préférence réalisée en caoutchouc, de manière à isoler le dispositif de chauffage 12 et à réfléchir la chaleur vers la zone intérieure 16 De plus, la garniture 42 scelle le capot 26 au boîtier 10 de manière classique De préférence, le matériau de la garniture 42 est du rubatex Néoprène à cellules fermées. En se référant à la figure 4, la conduite d'aspiration 50 pénètre dans le boîtier 10 par l'entrée d'aspiration 52 et se trouve en communication avec le bloc moteur-pompe 8 La chaleur produite par le dispositif de chauffage 12 fait bouillir le réfrigérant liquide dans le carter d'huile 15 pour maintenir la pression de gaz à l'intérieur du boîtier à un niveau qui empêche la migration de réfrigérant provenant du côté évaporateur du système de refroidissement (non représenté) Pour empêcher effectivement la migration, il suffit de faire bouillir un certain pourcentage seulement, de l'ordre de 70 % par exemple, du réfrigérant liquide. Le dispositif de chauffage 12 peut être placé relativement bas sur le boîtier 10, avec le bord inférieur 56 du dispositif de chauffage 12 se trouvant soit légèrement au-dessous soit même au-dessus du niveau de liquide existant normalement dans le carter d'huile 15 pendant le fonctionnement du compresseur. Le dispositif de chauffage 12 transmet plus efficacement la chaleur au liquide contenu dans le carter 15 lorsqu'il est placé au voisinage du liquide. Ainsi, le réfrigérant liquide peut bouillir plus efficacement lorsque le niveau de liquide monte à des hauteurs plus proches du bord supérieur 58 du dispositif de chauffage 12. En cours de fonctionnement, le niveau de liquide dans le carter 15 est proche du fond 56 lorsque le bloc moteur-pompe 8 fonctionne Après coupure du fonctionnement, une certaine quantité de réfrigérant émigre puis se condense à l'intérieur du boîtier 10 Le réfrigérant liquide supplémentaire fait il monter le niveau de liquide en amenant une plus grande quantité du liquide contenu dans le carte 15 directement au voisinage de la partie du boîtier 10 qui se trouve en contact avec le dispositif de chauffage 12 Le niveau de liquide ainsi relevé provoque l'absorption d'une plus grande quantité de chaleur par le liquide contenu dans le carter 15, que le niveau de liquide initial Par suite, l'ébullition du réfrigérant liquide supplémentaire se produit rapidement, ce qui fait monter la pression interne et empêche toute autre migration du réfrigérant. Le dispositif de chauffage de carter 12 de la présente invention peut être couplé facilement et efficacement au compresseur 6 car il est placé sur une surface extérieure 20 du boîtier 10 On soude tout d'abord la boîte à bornes 14 et la garde de protection 28 sur le boîtier 10 On place ensuite le dispositif de chauffage 12 à l'intérieur du périmètre défini par la garde 28, la boîte à bornes 14 passant à travers l'ouverture 38 Les fils conducteurs 41 sont fixés aux bornes des cosses 40 puis branchés au côté alimentation de puissance du contacteur Le capot 26 est comprimé sur la garniture d'étanchéité 42 pour former un joint étanche, puis la bande d'arceau 34 est poussée sur les oreilles 36 Grâce à la présente invention, il n'est pas nécessaire de mettre en oeuvre des procédures de fabrication coûteuses telles que le soudage en saillie d'un dispositif de chauffage ou même la fabrication d'un dispositif de chauffage adapté. Pour obtenir des résultats plus efficaces, on doit utiliser un récipient proche du compresseur pour stocker le réfrigérant qui s'évapore De telles dispositions comprennent un évaporateur placé au même niveau ou un accumulateur classiquement placé au voisinage du compresseur Si l'on n'utilisait pas certains moyens pour stocker le réfrigérant évaporé, le réfrigérant vaporisé monterait en sortant du compresseur par une conduite d'aspiration verticale. Eventuellement, le réfrigérant se recondenserait et retournerait dans le compresseur On peut empêcher le réfrigérant évaporé de se recondenser en utilisant un évaporateur au même niveau ou un accumulateur. Bien que l'invention ait été décrite sous une forme préférée de réalisation, de nombreuses modifications et variantes peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1) Compresseur ( 6) comprenant: un boîtier extérieur ( 10) muni d'une surface extérieure, ce boîtier définissant une zone intérieure ( 16) munie d'un carter d'huile ( 15); un bloc moteur-pompe ( 8) placé dans la zone intérieure du boîtier; un dispositif de bornes placé sur le boîtier, ce dispositif de bornes comprenant une boîte à bornes ( 14); compresseur caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de chauffage ( 12) monté sur une partie de la surface extérieure du boîtier directement à coté de la boîte à bornes ( 14), ce dispositif de chauffage étant placé à proximité thermique du liquide contenu dans le carter d'huile. 2) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du dispositif de chauffage est placée sur une partie de la surface extérieure du boîtier directement au voisinage du carter d'huile. 3) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de bornes comprend en outre un capot ( 26) et une garde de protection ( 28) sur la surface extérieure du boîtier, cette garde de protection et ce capot entourant la boîte à bornes et le dispositif de chauffage, la garde de protection définissant une zone de surface protégée de la surface extérieure, le dispositif de chauffage étant placé sur la surface extérieure à l'intérieur de la zone de surface protégée et recouvrant pratiquement toute cette zone de surface protégée. 4) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier comprend une conduite d'aspiration ( 52) située vers le haut, le dispositif de chauffage état en contact thermique direct avec la surface extérieure du boîtier dans une partie inférieure de ce boîtier, le dispositif de chauffage étant conçu pour chauffer le boîtier par conduction au voisinage du carter d'huile, ce qui permet ainsi de faire bouillir le réfrigérant liquide contenu dans le carter d'huile et d'utiliser la pression interne régnant dans le boîtier pour empêcher la migration vers l'intérieur du réfrigérant provenant de la conduite d'aspiration. ) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage comprend un élément à coefficient de température positif. 6) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de bornes comprend en outre une garniture d'étanchéité ( 42) placée sur le dispositif de chauffage, cette garniture d'étanchéité étant destinée à isoler le dispositif de chauffage de l'environnement ambiant et à réfléchir la chaleur du dispositif de chauffage vers le carter d'huile. 7) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage comporte une zone de surface en contact direct avec la surface extérieure, cette zone de surface du dispositif de chauffage étant relativement grande par rapport à l'épaisseur de celui-ci. 8) Compresseur ( 6) selon la revendication 1, comprenant: un boîtier extérieur ( 10) muni d'une surface extérieure, ce boîtier définissant une zone intérieure ( 16) munie d'un carter d'huile ( 15); un bloc moteurpompe ( 8) placé dans la zone intérieure du boîtier; un dispositif de bornes placé sur le boîtier, ce dispositif de bornes comprenant une boîte à bornes ( 14) et un capot ( 26) disposé sur la boîte à bornes; compresseur caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de chauffage ( 12) monté sur une partie de la surface extérieure du boîtier directement au voisinage de la boîte à bornes et au-dessous du capot, cette partie de la surface extérieure étant placée au voisinage du carter d'huile de façon que le liquide contenu dans ce carter d'huile reçoive la chaleur rayonnée par le dispositif de chauffage. 9) Compresseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage comprend un corps de chauffage ( 12) muni d'une ouverture ( 38), en ce que la boîte à bornes passe à travers cette ouverture, et en ce que le dispositif de chauffage comprend en outre des connecteurs électriques ( 40) partant du corps de chauffage. ) Compresseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de bornes comprend en outre une garniture d'étanchéité ( 42) placée sur le dispositif de chauffage, cette garniture d'étanchéité étant destinée à isoler le dispositif de chauffage de l'environnement ambiant et à réfléchir la chaleur du dispositif de chauffage vers le liquide contenu dans le carter d'huile, et le dispositif de chauffage comportant une zone de surface en contact direct avec la surface extérieure du boîtier, cette surface du dispositif de chauffage étant relativement grande par rapport à l'épaisseur de celui-ci.