Brevet FR2746861A1 — publié le 19971003

La présente invention se rapporte à un système de silencieux d'aspiration pour motocompresseur de réfrigération. Les motocompresseurs de réfrigération sont des dispositifs bien connus qui comportent en général dans un carter hermétique un moteur entraînant un compresseur. Le motocompresseur est raccordé de manière étanche au circuit de réfrigération et le compresseur se trouve donc immergé dans le gaz réfrigérant à l'intérieur du carter. Le compresseur est en général du type alternatif et comprend donc un piston se déplaçant à l'intérieur d'un cylindre et actionné par le moteur. Le gaz réfrigérant est aspiré à l'intérieur du carter, comprimé dans le cylindre puis refoulé vers le circuit de réfrigération. Les motocompresseurs rayonnent une énergie acoustique non négligeable du fait d'une part des vibrations mécaniques engendrées et, d'autre part, du bruit généré par l'écoulement du gaz, notamment le bruit d'aspiration. Cette énergie acoustique est gênante, en particulier pour les applications domestiques. Dans les systèmes connus, on essaie de diminuer les nuisances résultant de ce niveau sonore par diverses dispositions atténuant les vibrations et par des silencieux atténuant les bruits d'écoulement des gaz. Ces silencieux peuvent par exemple être constitués par des chambres par où transite le gaz réfrigérant à l'entrée et à la sortie du compresseur. Ces chambres ont des volumes et des sections de conduit d'entrée et de sortie qui sont déterminés pour obtenir une atténuation la meilleure possible sur la bande de fréquences audibles. Cependant, toutes les solutions connues jusqu'ici ne permettent pas d'obtenir une atténuation satisfaisante et il apparaît que notamment des bruits d'aspiration demeurent et sont la source d'un niveau acoustique encore trop important, en particulier dans une bande de fréquence autour de 500 Hz. Un objet de la présente invention est donc un système de silencieux d'aspiration améliorant de manière notable l'atténuation des bruits d'aspiration dans un motocompresseur. Selon un premier aspect de l'invention, il est prévu un système de silencieux d'aspiration pour motocompresseur du type comportant dans un carter hermétique un compresseur comprenant un corps, à l'intérieur duquel sont ménagés un cylindre contenant un piston et au moins une chambre de refoulement, un moteur d'entraînement dudit piston et une culasse fermant frontalement ledit cylindre à travers un ensemble de clapets, ledit système de silencieux étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un silencieux d'aspiration amenant le gaz réfrigérant à comprimer de l'intérieur du carter vers la culasse et en ce que ledit silencieux comporte deux chambres séparées par une paroi, un tube de charge amenant le gaz de l'intérieur du carter vers une première desdites chambres, un tube de couplage traversant ladite paroi pour assurer le passage du gaz de la première vers la seconde chambre et une pipe d'amenée reliant la seconde chambre à ladite culasse. Selon un autre aspect de l'invention, ledit système de silencieux est aussi caractérisé en ce qu'il comprend en outre une chambre supplémentaire servant de résonateur, reliée en parallèle sur le trajet d'aspiration du gaz réfrigérant. Grâce à ces dispositions et à d'autres particularités qui seront précisées ultérieurement, on obtient une amélioration notable du niveau sonore avec, en particulier, une forte atténuation dans la bande caractéristique du compresseur. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où: - la figure 1 représente très schématiquement un système de réfrigération avec un motocompresseur connu; - la figure 2 est un schéma du motocompresseur avec un système de silencieux d'aspiration selon l'invention; - la figure 3 est une vue éclatée d'une partie d'un compresseur et de son silencieux d'aspiration selon l'invention; - la figure 4 représente le silencieux selon l'invention; - la figure 5 est un diagramme représentant des courbes de spectre acoustique pour une configuration classique et une configuration selon l'invention. II existe de très nombreuses variantes de motocompresseur de réfrigération mais la plupart présentent un certain nombre de caractéristiques communes. La figure 1 est un diagramme très schématique d'un système connu. Le circuit de réfrigération comprend en principe un compresseur dans un carter hermétique CH, un condenseur C, un détendeur DT et un évaporateur E. Le gaz réfrigérant en provenance de l'évaporateur est introduit dans le carter CH par le conduit 70. Le compresseur disposé à l'intérieur du carter CH comprend un piston 18 se déplaçant à l'intérieur d'un cylindre 13 et actionné par un moteur électrique par l'intermédiaire d'une bielle 19. Le cylindre est fermé frontalement par une culasse 5 par l'intermédiaire d'un ensemble de clapets 20, 21. Dans le compresseur représenté, le gaz réfrigérant est aspiré du carter CH à travers un silencieux d'aspiration, comprenant une chambre 10 et un tube de charge 100, et relié à la partie aspiration de la culasse 5. Après passage par un clapet d'aspiration 21, le gaz est comprimé et refoulé vers un silencieux de refoulement à travers un clapet de refoulement 20 et la partie refoulement de la culasse 5. Le silencieux de refoulement comprend une chambre 12 voisine de la chambre 10. Le gaz comprimé est refoulé vers le condenseur C par un conduit 17 traversant la paroi du carter CH. Un tel motocompresseur permet déjà d'obtenir un niveau sonore atténué. Cependant, on constate encore des amplitudes trop élevées dans la bande de fréquence principale qui est par exemple centrée autour de 500 Hz pour le compresseur considéré. L'invention a donc pour but un système de silencieux optimisé qui permette d'obtenir une forte atténuation dans la bande de fréquence principale. En outre, elle a pour but de placer la fréquence de coupure en dehors des harmoniques énergétiques du spectre pulsatoire d'aspiration afin d'obtenir l'atténuation maximale. La figure 2 est un schéma du motocompresseur de la figure 1 avec un système de silencieux d'aspiration selon l'invention. Les mêmes numéros de référence désignent les mêmes éléments sur les diverses figures. Ce système est basé sur un premier concept qui est l'utilisation de deux chambres couplées. On a donc prévu un silencieux ayant un corps 4 divisé en deux chambres 43 et 44 par une paroi 40 et qui sont couplées par I'intermédiaire d'un tube de couplage 42 traversant la paroi 40. Le gaz est aspiré par l'intermédiaire d'un tube de charge 30 débouchant dans la première chambre 43 et la deuxième chambre 44 est reliée à la partie aspiration de la culasse 5 par un passage 31. D'autre part, pour améliorer encore l'amortissement, on conserve la chambre 10, mais fermée, de sorte qu'elle joue le rôle d'un résonateur (du type résonateur de Helmholtz). L'effet du silencieux d'aspiration à deux chambres dépend essentiellement des rapports de volumes des diverses chambres et des rapports entre section et longueur des différents conduits. Ces différents rapports ont été définis par la Demanderesse en fonction du compresseur considéré. Le rapport des volumes des chambres 43 et 44 est approximativement égal à 1 et de préférence voisin de 0,9, alors que le volume total chambre 43 + chambre 44 est de l'ordre de 8 à 10 fois la cylindrée du compresseur. Par ailleurs, le tube de charge 30 doit avoir une section Sch (en mm2) et une longueur Lch (en mm) telles que le rapport Lch/Sch ait une valeur numérique comprise sensiblement entre 2 et 3 et le tube de couplage 42 doit avoir une section Sc et une longueur Lc telles que le rapport Lc/Sc ait une valeur numérique comprise sensiblement entre 2 et 3. D'autre part, la longueur de pénétration du tube de couplage 42 dans les deux chambres a aussi un effet sur la fonction de transfert du silencieux et, de préférence, on peut choisir la longueur de pénétration, L43 ou L44 , dans une chambre, 43 ou 44, de volume V43 ou V44, de manière telle que les rapports V43/L43 et V44/L44 aient une valeur numérique comprise sensiblement entre 0,8 et 0,9. Dans tous les rapports mentionnés dans la description, les volumes sont exprimés en cm3, les longueurs en mm et les sections en mm2. Enfin, il est préférable que le rapport des sections du tube de charge 30 au tube de couplage 42 soit de l'ordre de 0,6 et que la section du passage 31 soit au moins 2 fois supérieure à celle du tube de couplage. Comme on l'a déjà mentionné plus haut, on améliore encore l'atténuation des bruits d'aspiration en ajoutant un résonateur relié en parallèle sur le trajet d'aspiration du gaz réfrigérant. Ceci permet d'améliorer de manière ajustable le spectre acoustique obtenu en jouant sur le volume du résonateur et les dimensions du conduit de liaison. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, on peut mettre à profit, dans les cas où elle existe, la présence d'une chambre de silencieux telle que la chambre 10 pour la transformer en résonateur en supprimant l'entrée 100 (figure 1). De préférence, le volume de la chambre 10 est choisi de l'ordre de 1,1 à 1,3 fois la cylindrée du compresseur. En outre, la longueur Lcd et la section Scd du conduit 14 sont dans un rapport qui a une valeur numérique comprise sensiblement entre 0,6 et 0,8. II faut noter enfin que le tube de charge 30 est disposé de manière à être aussi proche que possible du débouché du conduit 70, de manière à permettre un meilleur guidage vers le cylindre et à éviter un réchauffement des gaz au contact des éléments chauds du compresseur (moteur, etc...). La figure 3 représente une vue éclatée partielle d'un mode de réalisation d'un motocompresseur selon l'invention. Le compresseur comprend un corps 1, par exemple en fonte, dans lequel sont disposés un cylindre 13 dont l'axe est sensiblement horizontal dans la représentation de la figure, et deux chambres 10, 12 avec leurs coupelles de fermeture 11, 16. Le conduit 17 vers le condenseur part de la coupeile 16. Un moteur (non représenté) est monté sous le corps pour entraîner par un vilebrequin 190 et une bielle 19 le piston 18 qui se déplace dans le cylindre 13. Le cylindre 13 est fermé frontalement par une culasse 5 à travers un ensemble plaque à clapets 2. La culasse peut être usinée ou moulée et est, par exemple, en aluminium bien que cela ne soit pas limitatif. L'ensemble plaque à clapets 2 comprend un clapet d'aspiration 21 et une plaque 20 supportant un clapet de refoulement 27, dont le mouvement est limité par une butée de débattement 28. L'étanchéité dans l'assemblage de l'ensemble plaque à clapets 2 est assuré, d'une part, par le joint 22 sur le corps 1 et, d'autre part, par le joint 23 sur la culasse 5 et une pipe d'amenée 31 du silencieux. La culasse 5 vient fermer l'ensemble en englobant la pipe d'amenée 31. On a représenté en pointillé les trajets de gaz. Le trajet 25 est le trajet d'aspiration de la pipe d'amenée vers le cylindre, le trajet 26 est le trajet de refoulement allant du cylindre à la culasse puis repartant vers la chambre 12 par le conduit 15, et le trajet 24 est le trajet entre résonateur 10 et culasse côté aspiration passant par le conduit 14. Le silencieux comporte un corps 4 divisé en deux chambres par une paroi 40 portant le tube de couplage 42. La paroi 40 est amovible et vient se loger dans des glissières 41 du corps 4. Ceci facilite beaucoup le montage et l'adaptation du silencieux au compresseur considéré. Le corps 4 est fermé par un couvercle 3 qui porte d'un côté le tube de charge 30, relié à la chambre 43, et de l'autre la pipe d'amenée 31 qui relie la seconde chambre 44 à la partie aspiration de la culasse 5. De préférence, on choisit pour réaliser le silencieux 3, 4 un matériau thermoplastique, par exemple un téréphtalate de polybutylène. Le but de ce choix est d'assurer le meilleur isolement thermique des gaz frais aspirés par rapport aux sources de chaleur (moteur notamment). Ceci est important pour préserver un rendement convenable du motocompresseur. En effet, en évitant un réchauffement notable des gaz aspirés, on obtient des gaz les plus denses possible et ainsi, pour une cylindrée donnée, un remplissage amélioré du cylindre par un débit massique plus important, donc un pouvoir frigorifique accru pour un régime de fonctionnement donné. Un matériau particulièrement adapté à cette application et du type indiqué cidessus est celui connu sous le nom de VALOX (Marque déposée). Avec une épaisseur d'au moins 2,5 mm, on obtient une réduction des pertes par transfert thermique par un facteur au moins égal à 100 par rapport à la fonte et au moins égal à 1000 par rapport à l'aluminium. La figure 4 représente le silencieux assemblé. L'assemblage du couvercle 3 et du corps 4 peut s'effectuer par collage avec une colle Epoxy polymérisée à chaud. Le tube de charge 30 comporte une entrée évasée 32 dans le but de diminuer les pertes de charge. De même, dans un but similaire, on peut prévoir une partie convergente sur l'entrée du tube de couplage 42, comme représenté sur la figure 3. Le système de silencieux selon l'invention améliore de manière notable le comportement du motocompresseur en ce qui concerne les bruits d'aspiration. La figure 5 est un diagramme montrant en pointillé le spectre acoustique pour la configuration de motocompresseur de la figure 1, réalisé selon la figure 3 mais sans silencieux 3, 4 et avec chambre d'aspiration 10. La courbe en trait plein montre, dans les mêmes conditions, le spectre acoustique pour le motocompresseur selon l'invention de la figure 3. Dans la bande de tiers d'octave 500 Hz, on constate une amélioration de plus de 5 dBA sans dégradation notable et gênante dans le reste du spectre. Ceci se traduit évidemment par un gain notable sur le niveau acoustique global rayonné. Bien entendu, I'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation particulier décrit. REVENDICATIONS 1 - Système de silencieux d'aspiration pour motocompresseur du type comportant dans un carter hermétique (CH) un compresseur comprenant un corps (1), à l'intérieur duquel sont ménagés un cylindre (13) contenant un piston (18) et au moins une chambre de refoulement (12), un moteur d'entraînement dudit piston et une culasse (5) fermant frontalement ledit cylindre à travers un ensemble de clapets (2), ledit système de silencieux étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins un silencieux d'aspiration (3, 4) amenant le gaz réfrigérant à comprimer de l'intérieur du carter vers la culasse et en ce que ledit silencieux comporte deux chambres (43, 44) séparées par une paroi (40), un tube de charge (30) amenant le gaz de l'intérieur du carter vers une première (43) desdites chambres, un tube de couplage (42) traversant ladite paroi (40) pour assurer le passage du gaz de la première vers la seconde chambre et une pipe d'amenée (31) reliant la seconde chambre (44) à ladite culasse (5). 2 - Système de silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport en volume des deux chambres (43, 44) est de l'ordre de 1. 3- Système de silencieux selon la revendication 2, caractérisé que ledit rapport en volume est déterminé pour obtenir une atténuation de l'énergie acoustique aux alentours d'une fréquence de 500 Hz. 4 - Système de silencieux selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le rapport du volume de ladite première chambre (43) au volume de ladite seconde chambre (44) est d'environ 0,9. 5-Système de silencieux selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le volume total des deux chambres est de l'ordre de 8 à 10 fois la cylindrée du compresseur. 6- Système de silencieux selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le tube de charge (30) a une section Sch et une longueur Lch telles que le rapport Lch/Sch a une valeur numérique comprise sensiblement entre 2 et 3. 7- Système de silencieux selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit tube de couplage (42) a une section Sc et une longueur Lc telles que le rapport Lc/Sc a une valeur numérique sensiblement comprise entre 2 et 3 et en ce que les longueurs L43 et L43 de pénétration du tube de couplage respectivement dans la première (43) et la seconde (44) chambre sont telles que le rapport entre le volume d'une chambre et la longueur de pénétration dans cette chambre, respectivement V43/43 et V44IL44, a une valeur numérique comprise sensiblement entre 0,8 et 0,9. 8 - Système de silencieux selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport entre la section Sch du tube de charge (30) et la section Sc du tube de couplage (42) est choisi de l'ordre de 0,6. 9 - Système de silencieux selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pipe d'amenée (31) a une section au moins deux fois supérieure à celle du tube de couplage (42). 10 - Système de silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit silencieux est en un matériau thermoplastique. 11 - Système de silencieux selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit matériau est un téréphtalate de polybutylène. 12- Système de silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une chambre supplémentaire (10) servant de résonateur, reliée en parallèle sur le trajet d'aspiration du gaz réfrigérant. 13 - Système de silencieux selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite chambre supplémentaire (10) est reliée à la partie aspiration de la culasse (5) par un conduit (14). 14-Système de silencieux selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite chambre supplémentaire (10) est une chambre d'aspiration disposée dans ledit corps (1) et en ce que le conduit de liaison (14) est ménagé à travers l'ensemble de clapets (2) vers la culasse (5). 15 - Système de silencieux selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le volume de ladite chambre supplémentaire (10) est de l'ordre de 1,1 à 1,3 fois la cylindrée du compresseur. 16 - Système de silencieux selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit conduit (14) a une longueur Lcd et une section Scd telles que le rapport Lcd/Scd a une valeur numérique comprise sensiblement entre 0,6 et 0,8. 17 - Système de silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que ledit tube de couplage (42) a une entrée de forme convergente dans ladite première chambre (43) pour réduire les pertes de charge. 18 - Système de silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que ledit tube de charge (30) a une ouverture évasée (32) et est disposé à proximité de l'entrée de gaz (70) dans la coque hermétique (CH). 19 - Système de silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que ledit silencieux comprend un corps (4) divisé en deux chambres (43, 44) par une paroi amovible (40) et un couvercle (3) portant le tube de charge (30) et la pipe d'amenée (31). 20 - Système de silencieux selon la revendication 19, caractérisé en ce que ladite paroi amovible (40) avec le tube de couplage (42) peut être introduite et maintenue en position dans le corps (4) au moyen de glissières (41).