Brevet FR2660973A1 — publié le 19911018

JOINT DE CULASSE D'UN COMPRESSEUR ALTERNATIF La présente invention concerne, de façon générale, les compresseurs alternatifs pourles petits appareils réfrigé- rants et, plus particulièrement, une nouvelle construction appliquée au joint de couvercle de cylindre d'un compres- seur hermétique à piston alternatif. Dans les compresseurs dotés d'un piston alternatif, la culasse supporte normalement un plateau de soupapes compor- tant en son sein le soupapes d'aspiration et de décharge, une culasse qui est normalement coulée ou moulée, un joint de culasse disposé entre le plateau de soupapes et le bloc cylindre, et un joint de couvercle de cylindre, disposé entre le couvercle de cylindre et le plateau de soupapes, ces joints étant destinés à éviter des fuites de la chambre de décharge à la chambre d'aspiration, du c 8 té de décharge du compresseur et du cylindre jusqu'à l'intérieur de l'en- veloppe enfermant l'ensemble - Le couvercle de cylindre'et le plateau de soupapes sont généralement de forme rectangulaire et sont fixés en- semble au bloc cylindre au moyen de boulons, généralement quatre, qui sont disposés près des coins du couvercle et du plateau de soupapes. A cause d'un mauvais fonctionnement du compresseur, la pression dans la chambre de décharge formée au sein du cou- vercle du cylindre peut augmenter brusquement et très for- tement Ces hausses de pression dans la chambre de décharge peuvent se produire pour différentes raisons, par exemple à cause de la compression de liquide (fluide de refroissement condensé) dans le cylindre ou une restriction (obstruction) du flux de décharge du compresseur après la chambre de dé- charge, dans les filtres acoustiques ou dans le tube de dé- charge Ces défaillances ne sont pas rares et le compres- seur, en particulier le compresseur hermétique, doit être construit de manière à supporter ces hausses de pression. Dans certaines situations, la hausse de pression dans la chambre de décharge peut être suffisante pour entraîner le glissement et même la rupture du joint de couvercle de cylindre Dans les deux cas, le joint est irrémédiablement endommagé. Jusqu'à présent, les solutions utilisées pour minimi- ser les risques de déplacement ou rupture du joint de cou- vercle peuvent être résumées comme suit: Une des solutions de l'art antérieur consiste à forcer les boulons pour fixer l'ensemble couvercle-plateau de sou- papes au bloc cylindre Cette solution n'est pas fiable parce qu'elle peut facilement entraîner un gauchissement du couvercle de cylindre, ou produire des déformations indési- rables dans les éléments de fixation, c'est-à-dire les bou- uons et les pas de vis dans le cylindre. Dans une autre solution connue, il est proposé d'ac- croître la rugosité de surface des bords du couvercle de cylindre sur lesquels la portion 'de bord du joint de cou- vercle de cylindre repose. Bien que cette solution augmente la résistance du joint aux hausses de pression dans la chambre de décharge, elle exige une opération coûteuse et un entretien difficile du moule de coulage ou moulage, nécessitant une remise en état constante étant donné l'usure provoquée dans le pro- cédé de fabrication Cette augmentation de la rugosité de surface peut également être obtenue par post-usinage, bien que cele représente une hausse du coût de fabrication. Dans une autre solution de l'art antérieur, décrite dans le brevet allemand NI DE 3534289 AI, des côtes ou ner- vures sont formées sur les arêtes latérales du couvercle de cylindre, pour servir de butées de retenue pour le joint de couvercle de cylindre Cette solution n'est pas fiable par- ce qu'elle empêche seulement le joint de glisser sur sa pé- riphérie externe, mais n'évite pas un glissement interne, à la surface du joint de couvercle de cylindre reposant con- tre la paroi qui sépare les chambres d'aspiration et de dé- charge, ou extérieurement, au jeu existant entre la nervure et l'extrémité du plateau de soupapes. La présente invention a pour objet de proposer un joint de culasse, plus particulièrement un joint de couver- cle de cylindre, pour des compresseurs alternatifs, ledit joint étant d'une construction simple et facile à contre- ler, sans augmentation de coût impliquée par les solutions connues, et également d'une très grande fiabilité. Le joint de culasse, qui est l'objet de la présente invention, est appliqué à un compresseur hermétique alter- natif comprenant: un bloc cylindre comportant une extrémi- té ouverte et logeant un piston à mouvement alternatif; un plateau de soupapes dont l'une des faces est fixée à l'ex- trémité ouverte du bloc cylindre et supportant des soupapes d'aspiration et de décharge; un joint de cylindre disposé entre ledit bloc cylindre et ledit plateau de soupapes; un couvercle de cylindre définissant intérieurement une cham- bre d'aspiration et une chambre de décharge et comportant une face arrière ouverte définie par un bord entourant lesdites chambres d'aspiration et de décharge et étant fi- xé contre l'autre face du plateau de soupapes; et un joint de couvercle de cylindre entre ledit couvercle et ledit plateau de soupapes. Selon la présente invention, une portion du joint de couvercle de cylindre s'étend jusqu'à l'intérieur du cou- vercle de cylindre, à partir du bord arrière d'entourage, au moins dans sa portion entourant la chambre de décharge et présentant une plus grande extension, ladite portion de joint étant, au sein de la chambre, d'une plus grande épaisseur que la portion de joint étant comprimée entre le- dit bord d'entourage et le plateau de soupapes. Le joint présente généralement une épaisseur uniforme avant d'être assemblé Dans le cas présent, c'est unique- ment le serrage du moyen de fixation du couvercle et du plateau de soupapes au bloc cylindre qui provoque une dif- férence d'épaisseur entre une portion de joint comprimée et une portion de joint non comprimée qui se projette jusqu'à l'intérieur de la chambre entourée. Néanmoins, il est entendu que la portion de joint, qui s'étend jusqu'à l'intérieur de la chambre entourée et qui n'est pas comprimée lors du montage de l'ensemble sur le bloc cylindre, est légèrement plus épaisse que la largeur restante du joint, cette différence d'épaisseur étant aug- mentée lors de la compression normale du joint lorsque l'ensemble est monté. La présente invention permet la formation d'un épaule- ment généralement continu dans le propre corps du joint, le long de sa bordure donnant sur l'intérieur de la chambre entourée par ladite portion de joint, ledit épaulement ser- vant d'arrêt conjointement à la face interne du bord d'en- tourage du couvercle, empêchant le joint de glisser vers l'extérieur à partir dudit couvercle ou de se rompre. La largeur de ladite portion de joint est plus grande que la largeur du bord d'entourage du couvercle de cylin- dre, afin qu'une partie de sa largeur occupe toute la lar- geur du bord d'entourage du couvercle et soit comprimée par celui-ci, et qu'une partie également de la largeur non comprimée restante soit projetée jusqu'à l'intérieur de la chambre entourée. La présente invention va maintenant être décrite avec référence aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la culasse d'un compresseur hermétique alternatif; La figure 2 est une vue en plan de la face arrière du couvercle, prise selon la ligne II-II de la figure 1; La figure 3 est une vue en plan du joint de couvercle de cylindre; La figure 4 illustre schématiquement, en coupe par- tielle et à plus grande échelle, le positionnement relatif entre une portion de joint de couvercle et le bord d'entou- rage de la chambre de décharge du couvercle de cylindre, avant la compression du joint; et La figure 5 est une vue similaire à la figure 4, mais illustrant l'ensemble après la compression du joint. Comme représenté sur la figure 1, la présente inven- tion est utilisée dans un compresseur alternatif comprenant un bloc cylindre 1 disposé au sein d'une enveloppe (non re- présentée) dans le cas de compresseurs hermétiques et com- portant une cavité cylindrique avec un piston alternatif 2 s'y déplaçant. Le bloc cylindre 1 a une extrémité de sa cavité, nor- malement l'extrémité avant, ouverte pour recevoir un pla- teau de soupapes 3 dont l'une des deux faces opposées est calée contre la face avant d'extrémité du bloc cylindre 1 et calée contre celle-ci au moyen d'un joint de cylindre 4. Le plateau de soupapes 3 est perforé axialement afin de loger une soupape d'aspiration 3 a et une soupape de-dé- charge 3 b qui sont en communication de fluide avec l'inté- rieur de la cavité interne ou chambre de compression du bloc cylindre 1. Contre la face avant du plateau de soupapes 3, à l'op- posé du bloc cylindre 1, est calé un couvercle de cylindre , réalisé en fonte ou en aluminium moulé et d'une forme telle qu'il définit intérieurement une chambre d'aspiration a en communication de fluide avec la soupape d'aspiration 3 a, et une chambre de décharge 5 b en communication de flui- de avec la soupape de décharge 3 b, ces chambres étant ou- vertes vers la face arrière du couvercle qui est calé con- tre le plateau de soupapes. Le couvercle de cylindre 5 a sa face arrière, à caler contre le plateau de soupapes 3, formée uniquement par un bord plat 5 c (voir figure 2) d'une largeur réduite relati- vement aux dimensions périphériques du couvercle et entou- rant la chambre d'aspiration 5 a et la chambre de décharge b Cette construction connue fait que le plateau de sou- papes 3 forme la paroi arrière plate de la chambre d'aspi- ration 5 a et de la chambre de décharge 5 b. Pour garantir l'étanchéité des chambres d'aspiration et de décharge 5 a et 5 b, un joint de culasse 10 est disposé entre le bord arrière d'entourage 5 c du couvercle de cy- lindre 5 et la face avant adjacente du plateau de soupapes 3. La fixation du couvercle de cylindre 5 et du plateau de soupapes 3 au bloc cylindre 1 est réalisée au moyen de vis (non représentées) passant dans les orifices axiaux correspondants 5 d et 13 ménagés dans le couvercle 5 et le joint de culasse 10, respectivement, et étant vissées dans des ouvertures prévues dans le bloc cylindre 1, après un passage dans des orifices axiaux correspondants (non repré- sentés) ménagés dans le plateau 3 et le joint de cylindre 4. Le joint de culasse 10 est d'une épaisseur suffisante pour garantir, après sa compression et sa déformation pro- voquées par le serrage desdites vis pour fixer le couvercle de cylindre, une étanchéité adéquate de la chambre d'aspi- ration 5 a et de la chambre de décharge 5 b Ce joint de cu- lasse 10 peut être réalisé en n'importe quel matériau ap- proprié tel que, par exemple, du carton hydraulique avec de l'amiante ou asbeste ou des fibres de coton reliées avec du caoutchouc est est doté d'une ouverture 14, correspondant à la chambre de décharge 5 b et d'un orifice 15 correspondant à l'ouverture de la soupape d'aspiration du plateau de sou- papes 3. Le joint de culasse 10 fait de carton hydraulique avec du caoutchouc est d'une épaisseur normalement comprise en- tre 0,3 mm et 0,5 mm. Comme représenté sur les figures 3, 4 et 5, la solu- tion qui est l'objet de la présente invention consiste à fournir un joint de culasse 10 aux dimensions, en termes de contour et de largeur, permettant de former une portion de joint 11 se projetant jusqu'à l'intérieur du couvercle de cylindre 5, à partir du bord arrière d'entourage 5 c, au moins dans ses portions qui entourent la chambre de déchar- ge 5 b et dont la force de serrage du joint contre le cou- vercle de cylindre ou le plateau de soupapes est moindre. Dans le mode de réalisation illustré, le joint de culasse tout entier 10 a la même épaisseur initiale "E", avant d'être comprimé entre le couvercle de cylindre 5 et le plateau de soupapes 3 Dans cette configuration, toutes les portions du joint de culasse 10 entourant la chambre de décharge 5 b (voir figure 3) sont d'une largeur supérieure à la largeur nécessaire pour couvrir la portion correspon- dante du bord arrière d'entourage, afin de former la por- tion 11 en projection vers l'intérieur précitée le long de toute la périphérie du joint entre la chambre de décharge b et le plateau de soupapes 3. Il est entendu que l'augmentation de largeur du joint de culasse ne peut être réalisée que dans les portions du bord arrière d'entourage 5 c qui risquent le plus de se rompre. Dans le mode de réalisation illustré sur les dessins, avant le serrage des vis de fixation du couvercle de cylin- dre 5, le joint de culasse 10 présente la même épaisseur "E" sur toute sa longueur, y compris ladite portion 11 qui se projette vers l'intérieur de la chambre de décharge 5 b (voir figure 4). Lors du serrage des vis de fixation, la portion du joint de culasse 10 entre le bord arrière d'entourage 5 c et le plateau de soupapes est comprimée, étant alors d'une épaisseur "e" inférieure à l'épaisseur initiale 'E", qui est conservée dans la portion 11 en projection vers l'inté- rieur du joint de culasse (voir figure 5). Grâce à la différence d'épaisseur précitée, la portion 11 en projection vers l'intérieur du joint de culasse forme un épaulement 12 près du bord interne de la portion adja- cente du bord arrière d'entourage 5 c, ce qui empêche le joint de culasse 10 de glisser loin de la surface de fixa- tion entre le plateau de soupapes 3 et le couvercle de cy- lindre 5. Pour former un épaulement 12, adapté à retenir de ma- nière sûre le joint dans des conditions de pression élevée, il est préférable d'utiliser une portion Il en projection vers l'intérieur d'une largeur d'environ 1,2 fois la lar- geur du bord du couvercle de cylindre. REVENDICATIONS 1 Joint de culasse d'un compresseur alternatif, compre- nant un bloc cylindre ( 1) comportant une cavité cylindrique logeant un piston alternatif ( 2) et dont une extrémité est ouverte sur une face d'extrémité du bloc; un plateau de soupapes ( 3) avec une face avant et une face arrière étant fixé contre ladite face d'extrémité du bloc cylindre ( 1) et supportant une soupape d'aspiration ( 3 a) et une soupape de décharge ( 3 b); un joint de cylindre entre ladite face ar- rière du plateau de soupapes et ladite face d'extrémité du bloc cylindre; un couvercle de cylindre ( 5) formant inté- rieurement une chambre d'aspiration ( 5 a) et une chambre de décharge ( 5 b) qui sont ouvertes sur une face d'extrémité du couvercle de cylindre formée par un bord ( 5 c) entourant la- dite chambre d'aspiration ( 5 a) et ladite chambre de déchar- ge ( 5 b) et étant fixé contre la face avant du plateau de soupapes ( 3); et un joint de culasse ( 10) disposé de maniè- re à comprimer entre le couvercle de cylindre ( 5) et le plateau de soupapes ( 3), caractérisé en ce qu'une portion ( 11) du joint de culasse ( 10) est en projection sur la par- tie interne du couvercle de cylindre ( 5) à partir du bord d'entourage ( 5 c), au moins dans ses portions qui entourent la chambre de décharge ( 5 b) et risquent davantage de glis- ser ou de se rompre, ladite portion de joint ( 11) étant, dans la chambre, d'une épaisseur (E) qui est supérieure à l'épaisseur (e) de la portion de joint étant comprimée en- tre ledit bord d'entourage ( 5 c) et ledit plateau de soupa- pes ( 3). 2 Joint de culasse, selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il présente la même épaisseur (E) sur toute sa longueur avant d'être comprimé entre le plateau de soupapes ( 3) et le bord d'entourage ( 5 c) du couvercle de cylindre ( 5).