Brevet FR2724984A1 — publié le 19960329

Silencieux d'aspiration pour compresseur * La présente invention concerne d'une façon générale un compresseur hermétique et, plus particulièrement, les petits compresseurs de réfrigération comportant des silencieux d'aspiration utilisés dans les appareils ménagers. Un domaine d'intérêt de la technique des compresseurs concerne la manière de construire un compresseur plus efficace et plus silencieux. Le rendement d'un compresseur s'exprime par le rapport de rendement en énergie (RRE) qu'on mesure en divisant le niveau de sortie en BTU (unité calorifique anglaise) par heure du compresseur, par sa consommation de puissance dans des conditions de fonctionnement standard. Plus le RRE est élevé plus le rendement est grand. Un domaine ayant reçu une grande attention est celui du transfert de chaleur à l'intérieur du compresseur hermétique. Certains compresseurs de l'art antérieur comportent des silencieux d'aspiration qui transportent facilement la chaleur du bloc de compresseur vers le réfrigérant circulant dans celui-ci, ce qui réduit le rendement du cycle de compression. Des problèmes supplémentaires posés par les silencieux d'aspiration de l'art antérieur sont une caractéristique de débit mal adaptée et un niveau de réponse de bruit qui est trop important pour une utilisation dans des appareils domestiques. Selon la présente invention, on constate que le bruit et le transfert de chaleur sont réduits par l'utilisation d'un silencieux d'aspiration thermoplastique comportant un dispositif de chicanes unique fixé à la culasse du compresseur. Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, un compresseur comportent un bloc de compresseur à moteur disposé à l'inférieur d'un carter hermétique, comprend un silencieux d'aspiration réalisé en matière thermoplastique. Une paroi du silencieux d'aspiration vient en face du tube d'entrée d'aspiration et comprend un orifice d'entrée en entonnoir ou fraisé en cône pour permettre à un débit semi-direct de fluide réfrigérant de pénétrer dans le silencieux. Dans une forme de réalisation de l'invention, un tube vertical d'aspiration interne est disposé à l'intérieur du carter de silencieux et comporte une extrémité située à une distance d'espacement particulière de l'orifice d'entrée, tandis que son autre extrémité est fixée dans le compresseur. Une paroi de chicane est placée à l'intérieur du carter et s'étend parallèlement entre le tube vertical d'aspiration et une paroi latérale du carter de silencieux pour former une sous-chambre qui fonctionne en résonateur. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, on utilise deux chicanes partant des côtés opposés du carter de silencieux, à l'opposé du tube vertical, pour former un volume essentiellement en forme de W permettant de constituer une cavité de résonance. Un avantage particulier du compresseur de la présente invention est qu'on minimise un transfert de chaleur direct du bloc de compresseur vers le fluide réfrigérant incident, en construisant le carter de silencieux dans une matière thermoplastique isolante. Un autre avantage du compresseur de la présente invention est que le rendement est amélioré par l'orifice d'entrée fraisé en cône du silencieux, et par sa proximité du tube d'entrée d'aspiration du carter de compresseur, en créant ainsi un effet d'admission d'aspiration semi-direct. Le refroidissement du moteur est amélioré par le débit de réfrigérant semi-direct de la présente invention. Un autre avantage encore du compresseur de la présente invention est que le rendement est encore amélioré par la petite distance entre l'orifice d'entrée fraisé en cône et le tube vertical d'aspiration. L'étranglement du débit de fluide réfrigérant incident du fait du tube vertical et de la chicane, est minimisé. Un autre avantage encore du compresseur de la présente invention est qu'un débit maximum de fluide réfrigérant vers la soupape d'aspiration du compresseur, est créé du fait que le tube vertical d'aspiration pénètre dans la cavité d'aspiration de la culasse tout près de la soupape d'aspiration. Un autre avantage encore du compresseur de la présente invention est que le volume relativement grand du silencieux dans un carter en forme de demi-haricot comportant des chicanes internes, fournit des caractéristiques de débit améliorées, une transmission du son réduite, et une augmentation de la rigidité du silencieux. L'invention, sous une forme de celle-ci, comprend un compresseur hermétique muni d'un carter dans lequel un bloc de compresseur à moteur est monté pour comprimer un fluide. Le carter comporte un tube d'entrée d'aspiration vidant le réfrigérant dans l'intérieur du carter. Un silencieux d'aspiration formé à partir d'un carter de silencieux en forme de boîte en matière plastique arrondie, comprend une paroi avant, une paroi arrière et des parois latérales reliant celles-ci entre elles, la paroi avant comportant un orifice d'entrée fraisé en cône. Le tube d'entrée d'aspiration est espacé de l'orifice d'entrée de sorte que le fluide réfrigérant vient frapper la paroi arrière du silen cieux en créant ainsi un débit de fluide semi-direct dans l'orifice d'entrée, ce qui améliore le refroidissement du moteur.Un tube vertical d'aspiration est disposé à l'intérieur du carter de silencieux et s'étend du bloc de compresseur jusqu'à un point situé à une certaine distance d'espacement de l'orifice d'entrée. Cette distance d'espacement est dimensionnée pour fournir un débit maximum de fluide réfrigérant à travers le tube vertical après que le fluide provenant du tube d'aspiration soit venu frapper la paroi arrière du carter de silencieux.Une paroi de chicane est disposée à l'intérieur du carter de silencieux et s'étend de la paroi avant jusqu'à la paroi arrière, la paroi de chicane étant placée entre le tube vertical et une paroi latérale du carter pour former une sous-cavité qui fonctionne en résonateur, cette paroi de chicane étant placée dans le carter du silencieux de façon que le bord d'entrée du tube vertical d'aspiration soit placé dans la ligne de visée de la paroi arrière frappée par le réfrigérant, de sorte que la première partie du fluide réfrigérant peut pénétrer directement dans le tube vertical d'aspiration après être venue frapper la paroi arrière - la paroi de chicane est parallèle au tube vertical - deux des parois latérales sont opposées l'une à l'autre, la paroi de chicane et le tube vertical étant disposés entre ces parois latérales opposées - le silencieux d'aspiration comprend en outre deux parois de chicanes le tube vertical étant disposé entre ces parois de chicanes - le tube vertical est formé d'une seule pièce avec le carter de silencieux - le carter de silencieux est formé d'une construction en deux pièces - deux des parois latérales sont opposées l'une à l'autre, la paroi de chicane et le tube vertical étant dis posés entre ces parois latérales opposées, la paroi de chicane comprenant un bord d'extrémité ce bord d'extrémité et le bord d'entrée du tube vertical se recouvrant l'un l'au- tre, de sorte que le fluide se trouvant dans la sous-cavité ne peut pénétrer dans le tube vertical sans changer de direction. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un compresseur du type concerné par la présente invention - la figure 2 est une vue de côté en coupe, agrandie, du silencieux d'aspiration de la présente invention - la figure 3 est une vue de face en coupe, agrandie, du silencieux d'aspiration de la présente invention ; et - la figure 4 est une vue de dessus, agrandie, d'une forme de réalisation du silencieux d'aspiration de la présente invention. Les références désignent les parties correspondantes dans toutes les différentes vues. Les exemples de réalisation présentés ici illustrent une réalisation préférée de l'invention, sous une forme de celle-ci, et ces exemples ne doivent pas être considérés comme limitant d'une manière quelconque la portée de l'invention. En se référant maintenant à la figure 1, celle-ci représente un compresseur muni d'un carter désigné d'une façon générale par la référence 10. Le carter comporte une partie supérieure 12 et une partie inférieure 14 qui sont fixées hermétiquement l'une à l'autre par exemple par soudage ou par brasage. Une collerette 16 est soudée au fond du carter 10 pour monter le compresseur. A l'intérieur du carter hermétiquement étanche 10 se trouve un moteur désigné d'une façon générale par la référence 20, ce moteur comportant un stator 22 et un rotor 24. Le stator 22 est muni d'enroulements 26. Le stator 22 est fixé par des vis au châssis de support ou bloc de cylindre 38. Le rotor 24 est percé d'une ouverture centrale 28 dans laquelle un vilebrequin 30 est fixé par un emboîtement en force. Une boîte à bornes hermétique 32 est prévue sur la partie inférieure 14 du compresseur pour brancher le moteur 20 à une source de puissance électrique. A l'intérieur du carter 10 est monté un châssis de support ou bloc de cylindre 38 suspendu élastiquement à l'intérieur du carter 10 par une monture élastique convenable telle qu'un ressort de compression 40 relié au bloc de cylindre 38 et à la partie de fond 14 du compresseur 10. Bien qu'un seul ressort seulement soit représenté, on comprendra qu'un certain nombre de ressorts sont prévus dans des positions convenables pour supporter le bloc de cylindre 38 à l'intérieur du carter 10. Le bloc de cylindre 38 comporte un alésage de cylindre 42 disposé horizontalement et scellé à l'extrémité adjacente au carter 10 par une culasse 44 comprenant une soupape d'aspiration 46, une soupape de décharge 48, une chambre d'aspiration 50 et une chambre de décharge 52. La chambre de décharge 52 est en communication avec un tube de décharge 57 qui mène à l'extérieur du carter 10. A partir du centre du bloc de cylindre 38 s'étend vers le haut un moyeu de palier 56 comportant une face d'extrémité 60 définissant un alésage de palier vertical 58. Le vilebrequin 30 est monté en rotation pour tourner à l'intérieur de l'alésage de palier vertical 58. Un palier 62 roule sur la face d'extrémité 60 du moyeu de palier 56. Une bielle 64 est attachée à l'extrémité du vilebrequin 30 qui passe à travers l'alésage de palier 58, cette bielle étant en outre attachée au tourillon de crosse 66 du piston qui s'adapte dans l'alésage de cylindre 42. La bielle 64 fait aller et venir le piston 67 à l'intérieur de l'alésage de cylindre 42 lorsque le vilebrequin 30 tourne. Le compresseur alternatif décrit ici prévoit en outre un système de lubrification pour lubrifier les composants du compresseur comprenant le vilebrequin 30 et le palier 62. Un tube de prélèvement d'huile 68 est disposé à l'inférieur du vilebrequin 30 et communique avec une rainure hélicoïdale 70 passant autour de la surface extérieure 72 du vilebrequin 30. Le tube de prélèvement d'huile 68 est partiellement immergé dans un carter d'huile 71. La rainure hélicoïdale 70 est en communication avec un passage d'huile radial 74 (voir figure 1). Le passage d'huile radial 74 permet à l'huile d'atteindre la rainure 70 et de passer dans cette rainure 70 pour atteindre le palier 62. Un silencieux d'aspiration 80 est relié à la culasse 64 de la présente invention.Un tube d'entrée d'aspiration 55 permet à du réfrigérant provenant d'un système de réfrigérant (non représenté) de pénétrer dans le compresseur. Le silencieux d'aspiration 80, dans une forme préférée de réalisation, comprend un carter courbe en matière thermoplastique 54. Comme représenté aux figures 2 et 3, le silencieux d'aspiration 80 comprend une paroi avant 82 et une paroi arrière 84 reliée à celle-ci par une paroi supérieure 86 et une paroi inférieure 88. Le silencieux d'aspiration 80 comprend en outre deux parois latérales 90 et 92 formant respectivement les parois latérales de gauche et de droite, comme on peut le voir à la figure 3. Par rapport aux parois avant et arrière 82 et 84, les parois supérieure 86 et inférieure 88 peuvent également être considérées collectivement comme des parois latérales. Les parois décrites ci-dessus forment ensemble un carter de silencieux 54 du silencieux d'aspiration 80. De préférence, le silencieux 80 est construit en deux éléments comprenant un élément supérieur 94 et un élé ment inférieur 96, ces deux éléments étant réalisés dans une matière thermoplastique telle que du Valox 420 vendu dans le commerce par General Electric Plastics of Fairfield, Connecticut. En variante, on peut également utiliser d'autres types de matières thermoplastiques. De préférence, l'épaisseur de paroi est maintenue entre approximativement 2,13 et 2,64 mm (0,084 et 0,104 pouce) pour fournir une résistance suffisante avec le compresseur interne et la paroi environnante, tout en minimisant l'encombrement et le poids du silencieux 80. Tout matériau utilisé doit isoler le débit de réfrigérant d'aspiration, de la transmission de chaleur directe à partir de la culasse 44. Le silencieux 80 prend la forme d'un carter 54 en forme de demi-haricot. Cette forme particulière augmente la solidité totale du silencieux 80 tout en minimisant la turbulence de l'écoulement de gaz à travers celui-ci. La nature incurvée, en trois dimensions, du silencieux 80 maximise le volume interne en conduisant ainsi à une amélioration de l'amortissement global du son. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, l'élément inférieur 96 qui comprend la paroi de fond 88, comporte une paroi d'engagement verticale 98 sur laquelle l'élément supérieur 94 s'emboîte. Chacune des parois de l'élément supérieur 94, c'est à dire les parois avant, arrière, latérale gauche et latérale droite 82, 84, 90 et 92 comprend respectivement un bord intérieur biseauté 100 qui s'engage sur la paroi d'engagement verticale 98 lorsque l'élément supérieur 94 est emboîté avec l'élément inférieur 96. Les éléments supérieur et inférieur 94 et 96 peuvent être fixés de façon permanente l'un à l'autre par collage, soudage ou autre procédé de fixation. La paroi avant 82 comprend un orifice d'entrée 102 en forme d'entonnoir ou fraisé en cône pour permettre au fluide réfrigérant de pénétrer à l'intérieur 104 du si lencieux d'aspiration 80. L'orifice d'entrée 102 est orienté relativement près, mais à une certaine distance d'espacement, du tube d'aspiration 55 pour pouvoir créer une admission d'aspiration semi-directe. L'admission d'aspiration semi-directe permet à la majorité du fluide réfrigérant incident à la pression d'aspiration, de pénétrer dans le silencieux 80, tout en permettant à une petite partie de se mélanger avec le réfrigérant contenu dans les moitiés de carter de compresseur 12 et 14. Un tube vertical de soufflerie d'aspiration 106 est disposé à l'intérieur de la soufflerie d'aspiration 80 pour conduire le fluide réfrigérant provenant de l'intérieur 104, vers la chambre d'aspiration 50 et la soupape d'aspiration 46. Comme représenté à la figure 3, dans la forme préférée de réalisation, le tube vertical 106 peut être formé d'une seule pièce avec l'élément de fond 96, en partant de la paroi de fond 88. Le tube vertical 106 comprend un bord 108 intérieur au silencieux d'aspiration 80 pour former l'ouverture par laquelle le fluide réfrigérant s'écoule pendant le fonctionnement. Le bord 108 est placé à une certaine distance d'espacement par rapport à l'orifice d'entrée 102, cette distance d'espacement étant dimensionnée pour fournir le débit de fluide maximum à travers le tube vertical 106 après que le fluide réfrigérant ait pénétré dans l'orifice d'entrée 102 et soit venu frapper la paroi arrière 84. Des parois de chicanes 110, représentées à la figure 3 et utilisées pour créer l'effet de silencieux, s'étendent entre la paroi avant 82 et la paroi arrière 84, en partant de la paroi supérieure 86. Les parois de chicanes 110 sont placées parallèlement entre le tube vertical 106 et les parois latérales 90 et 92. Dans cette forme de réalisation de l'invention, le volume intérieur 104 du silencieux d'aspiration 80 prend une configuration essentiellement en forme de W avec création de sous-cavités latérales 112 divisées à partir du volume intérieur 104. Les sous-cavités 112 fonctionnent en résonateur pour les impulsions de son et de pression créées par la soupape d'aspiration 46 pendant le fonctionnement du compresseur. La partie extérieure du tube vertical 106 comprend une extrémité de prolongement 114 qui pénètre dans la chambre d'aspiration 50 au voisinage immédiat de la soupape d'aspiration 46 pour fournir le maximum de débit de fluide réfrigérant au cylindre 42. Chaque paroi de chicane 110 comprend une extrémité 116 qui sépare essentiellement chaque sous-cavité 112 du volume intérieur principal 104 du silencieux d'aspiration 80. Les bords d'extrémité 116 recouvrent le bord 108 du tube vertical 106, comme représenté à la figure 2, en for çant ainsi le fluide contenu dans les sous-cavités 112 à changer de direction avant de pénétrer dans le tube vertical 106. Ce changement nécessaire de direction du fluide entre les sous-cavités 112 et l'intérieur du tube vertical 106, créé l'augmentation de résonance et d'effet d'amortissement pour le silencieux 80, tandis que le changement de direction unique assure un maximum de débit de gaz réfrigérant, à travers l'orifice d'entrée 102, vers la chambre d'aspiration 50. Pendant le fonctionnement du compresseur, le fluide réfrigérant à la pression d'aspiration doit pénétrer dans le compresseur 10 par le tube d'aspiration 55, et s'écouler d'une façon semi-directe dans le silencieux d'aspiration 80 en passant par l'orifice d'entrée 102 en forme d'entonnoir ou fraisé en cône. Du fait qu'on donne à l'orifice d'entrée 102 la forme d'un entonnoir ou d'un cône, la majorité, mais pas la totalité, du fluide réfrigérant incident doit pénétrer dans le silencieux d'aspiration 80. Le réfrigérant qui ne pénètre pas dans le silencieux d'aspiration 80 est capable de tourbillonner à l'intérieur du carter de compresseur (12, 14) pour venir en contact avec le moteur 20 et en particulier avec les enroulements 26 du stator. Le fluide réfrigérant doit absorber une certaine quantité de la chaleur provenant des enroulements 26.Ultérieurement, ce fluide réfrigérant doit être aspiré par l'orifice d'entrée 102 et ramené dans le cylindre 42. Le fluide réfrigérant qui pénètre dans l'orifice d'entrée 102 est dirigé, par l'alésage en forme d'entonnoir ou de fraisage conique de l'orifice 102, vers la paroi arrière 84 pour frapper celle-ci et rebondir vers le bord d'ouverture supérieur 108 du tube vertical 106 qui se trouve dans la ligne de visée de la partie de la paroi arrière 84 qui est frappée par le réfrigérant. De préférence, l'orifice d'entrée 102 est espacé d'environ 11,53 à 13,98 mm (0,45 à 0,55 pouce) par rapport à l'extrémité du tube d'aspiration 55, les meilleures performances étant obtenues pour un espacement d'environ 12,7 mm (0,5 pouce) séparant les deux. Le bord d'ouverture 108 du tube vertical 106 est dimensionné et écarté de la paroi arrière 84 et de l'orifice d'entrée 102 de manière à maximiser les performances de compression et à fournir un maximum de débit de fluide réfrigérant à travers le tube vertical 106. Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, on a constaté qu'une distance de 13,97 mm (0,55 pouce) entre l'orifice d'entrée 102 et le bord 108, était optimale. Les sous-cavités 112 formées par les parois de chicanes 110 fournissent des caractéristiques d'écoulement supérieures pour le fluide réfrigérant, tout en réduisant le son transmis. De plus, en reliant les parois de chicanes à la fois à la paroi avant 82, à la paroi arrière 84 et a la paroi supérieure 86, on produit une augmentation de la rigidité du silencieux qui permet à ce silencieux 80 de traiter des pressions plus élevées. On remarquera que la description ci-dessus des diverses formes de réalisation de l'invention, n'est pré sentée qu'à titre d'illustration seulement et ne doit pas constituer une limitation quelconque, différentes variantes et modifications pouvant être apportées aux formes de réalisation illustrées sans sortir de l'esprit et du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Compresseur (10) caractérisé par : un carter (12, 14) ; un bloc de compresseur à moteur (20, 38) monté à l'intérieur du carter pour comprimer un fluide, ce carter comportant un tube d'entrée d'aspiration (55) vidant du fluide réfrigérant dans l'intérieur du carter ; et un silencieux d'aspiration (80) comprenant : un carter de silencieux en forme de boîte en matière plastique arrondie (54) comportant une paroi avant (82), une paroi arrière (84), et des parois latérales (90, 92) reliant celles-ci entre elles, la paroi avant comportant un orifice d'entrée fraisé en cône (102), le tube d'entrée d'aspiration étant espacé de l'orifice d'entrée et vidant une première partie du fluide réfrigérant dans l'orifice d'entrée pour que ce fluide réfrigérant vienne frapper la paroi arrière en créant ainsi un débit de fluide semi-direct dans l'orifice d'entrée, le tube d'entrée d'aspiration vidant le reste du fluide réfrigérant à l'extérieur du silencieux et dans le carter de compresseur, en améliorant ainsi le refroidissement du moteur ; un tube vertical d'aspiration (106) comportant un bord d'entrée (108) et disposé à l'intérieur du carter en s'étendant du dispositif de compresseur jusqu'à un point situé à une certaine distance d'espacement par rapport à l'orifice d'entrée, cette distance d'espacement étant dimensionnée pour fournir le débit de fluide maximum à travers le tube vertical après que le fluide provenant du tube d'aspiration soit venu frapper la paroi arrière du carter de silencieux ; et une paroi de chicane (110) disposée à l'intérieur du carter de silencieux et s'étendant de la paroi avant jusqu'à la paroi arrière, cette paroi de chicane étant placée entre le tube vertical et la paroi latérale du carter de silencieux pour former une sous-cavité latérale (112) qui fonctionne en résonateur, cette paroi de chicane étant placée dans le carter de silencieux de façon que le bord d'entrée du tube vertical d'aspiration soit placé dans la ligne de visée de la paroi arrière frappée par le réfrigérant, de sorte que la première partie du fluide réfrigérant peut pénétrer directement dans le tube vertical d'aspiration après être venue frapper la paroi arrière. 2) Compresseur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de chicane (110) est parallèle au tube vertical (106). 3) Compresseur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux des parois latérales(90, 92) sont opposées l'une à l'autre, la paroi de chicane (110) et le tube vertical (106) étant disposés entre ces parois latérales opposées. 4) Compresseur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le silencieux d'aspiration (80) comprend en outre deux parois de chicanes (110), le tube vertical (106) étant disposé entre ces parois de chicanes. 5) Compresseur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube vertical (106) est formé d'une seule pièce avec le carter de silencieux (54). 6) Compresseur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter de silencieux (54) est formé d'une construction en deux pièces. 7) Compresseur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux des parois latérales (90, 92) sont opposées l'une à l'autre, la paroi de chicane (110) et le tube vertical (106) étant disposés entre ces parois latérales opposées, la paroi de chicane comprenant un bord d'extrémité (116), ce bord d'extrémité et le bord d'entrée (108) du tube vertical se recouvrant l'un l'autre, de sorte que le fluide se trouvant dans la sous-cavité (112) ne peut pénétrer dans le tube vertical sans changer de direction. 8) Compresseur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux des parois latérales (90, 92) sont opposées l'une à l'autre, et en ce que le silencieux d'as piration (80) comprend en outre deux parois de chicanes (110) pour former deux sous-cavités (112), le tube vertical (106) étant disposé entre les parois de chicanes, ces parois de chicanes étant disposées entre les parois latérales opposées, ces parois de chicanes comprenant des bords d'extrémité (116), et le tube vertical comprenant un bord (108), les bords d'extrémités et le bord du tube vertical se recouvrant les uns les autres, de sorte que le fluide se trouvant dans les sous-cavités ne peut pénétrer dans le tube vertical sans changer de direction. 9) Compresseur (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les sous-cavités (112) se trouvant dans le carter de silencieux (54) forment un volume essentiellement en forme de W (104). 10) Compresseur (10) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le carter de silencieux (54) est en forme de demi-haricot.