Brevet FR2762879A1 — publié le 19981106

Compresseur de gaz, en particulier pour aPpareil de climatisation de véhicule automobile L'invention concerne un compresseur de gaz propre à être utilisé en particulier pour la compression d'un gaz réfrigérant dans un appareil de climatisation de véhicule automobile. On connaît déjà, en particulier d'après les publications EP-A-0 220 801 et US-A-4 708 598, un compresseur de gaz comprenant un corps de cylindre délimitant une chambre de cylindre, un rotor propre à être entraîné en rotation dans la chambre de cylindre, une pluralité de palettes portées à la périphérie du rotor pour diviser la chambre de cylindre en chambres de travail et assurer la compression du gaz, des moyens d'admission du gaz à comprimer et des moyens d'évacuation du gaz comprimé. Dans un compresseur de ce type, les palettes sont disposées à la circonférence extérieure du rotor et montées mobiles dans une direction sensiblement radiale de manière à s'approcher ou s'éloigner de la circonférence extérieure du rotor en sorte que l'extrémité extérieure de chaque palette reste en contact avec la paroi de la chambre de cylindre durant la rotation du rotor. Ainsi, le rotor interagit avec la chambre de cylindre pour diviser cette dernière en une pluralité de chambres de travail pour comprimer le gaz. En pratique, un tel compresseur comprend en outre des flasques avant et arrière fixés sur des côtés opposés du corps de cylindre qui définit la chambre de cylindre. Le rotor comprend un arbre qui traverse le flasque avant, et sur l'extrémité duquel peut être calée une poulie propre à être entraînée en rotation par un moteur. Dans le cas particulier d'un compresseur de gaz utilisé dans un appareil de climatisation de véhicule automobile, cette poulie est propre à être entraînée par le moteur du véhicule automobile, par l'intermédiaire d'un mécanisme d'embrayage et de débrayage. Dans cette application particulière, le fluide réfrigérant sous forme gazeuse est comprimé par le compresseur, envoyé vers un condenseur où il se condense en phase liquide en cédant de la chaleur au milieu extérieur. Le fluide réfrigérant en phase liquide est ensuite détendu puis envoyé vers un évaporateur dans lequel il est transformé en phase gazeuse par échange de chaleur avec un flux d'air qui se trouve ainsi refroidi. Ce flux d'air refroidi est envoyé dans l'habitacle du véhicule automobile. Ensuite, le fluide réfrigérant en phase gazeuse est retourné vers le compresseur, et ainsi de suite. Dans les compresseurs connus de ce type, la chambre de cylindre présente une section transversale de forme sensiblement elliptique à deux lobes diamétralement opposés par rapport à l'axe de rotation du rotor pour définir deux cavités opposées. Le Demandeur s'est posé le problème d'améliorer la performance d'un compresseur de ce type. La présente invention apporte une solution à ce problème. Elle propose à cet effet un compresseur de gaz du type défini plus haut, dans lequel la chambre de cylindre présente une section transversale à trois lobes décalés angulairement de 1200 par rapport à l'axe de rotation du rotor pour définir trois cavités de compression entre le rotor et la paroi de la chambre, dans lequel les moyens d'admission comprennent au moins une entrée de gaz débouchant dans chaque cavité et dans lequel les moyens d'évacuation comprennent au moins une sortie de gaz débouchant dans chaque cavité. Le compresseur de gaz de l'invention possède ainsi une chambre de cylindre dont la section transversale à trois lobes permet de définir trois cavités de compression, décalées angulairement de 1200, situées entre le rotor et la paroi de la chambre. Chacune de ces cavités communique, d'une part, avec au moins une entrée pour le gaz à comprimer et au moins une sortie pour le gaz comprimé. I1 a été constaté que cet agencement particulier permet d'accroître les performances du compresseur et de réduire le niveau sonore. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la section transversale de la chambre de cylindre a une forme proche d'un triangle équilatéral défini par trois côtés à grand rayon de courbure reliés par trois côtés à petit rayon de courbure. Avantageusement, le rapport entre le grand rayon de courbure et le petit rayon de courbure est compris entre 5 et 20. Selon une autre caractéristique de l'invention, les côtés à grand rayon de courbure sont tangents au rotor. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un compresseur de gaz selon l'invention; - la figure 2 est une coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1; et - les figures 3 à 5 sont des vues en coupe transversale illustrant schématiquement trois formes différentes de la section transversale de la chambre de cylindre et du rotor associé. Le compresseur de gaz représenté aux figures 1 et 2 comprend un corps de cylindre 10 délimitant une chambre de cylindre 12 comportant une paroi 14 définie par des génératrices qui s'étendent parallèlement à un axe XX. Un flasque avant 16 et un flasque arrière 18 sont respectivement fixés sur des côtés opposés du corps de cylindre 10 pour délimiter la chambre 12. Dans la chambre de cylindre 12 est monté à rotation, autour de l'axe XX, un rotor 20 solidaire d'un arbre 22. L'arbre 22 comporte une extrémité 24 reçue dans le flasque arrière 18 par l'intermédiaire d'un palier de roulement 26. L'arbre 22 comporte en outre une partie étagée 28 terminée par un bout d'arbre 32. Sur ce bout d'arbre 32 est calée une poulie (non représentée) destinée à être entraînée en rotation par un moteur, par exemple par un moteur de véhicule automobile, par l'intermédiaire d'un mécanisme d'embrayage et de débrayage. Le rotor 20 comporte un corps cylindrique 34 portant à circonférence extérieure cinq palettes 36 mobiles en direction sensiblement radiale de façon à s'approcher ou s'éloigner de la circonférence extérieure du corps 34. Chacune des palettes 36 est logée dans une fente 38 et elle est sollicitée vers l'extérieur par une pression par exemple d'huile, de manière que son bord extérieur 40 vienne glisser le long de la paroi 14. Comme on peut le voir sur la figure 2, la chambre 12 possède une section transversale à trois lobes 42 décalés angulairement de 1200 par rapport à l'axe XX pour définir trois cavités de compression 44 entre le rotor 20 et la paroi 14 de la chambre 12. Comme on le voit mieux sur la figure 3, la section transversale de la chambre 12 a une forme proche d'un triangle équilatéral. Ce triangle est défini par trois côtés 46 à grand rayon de courbure R reliés par trois côtés 48 à petit rayon de courbure r, les côtés 46 à grand rayon de courbure étant tangents au rotor 20, c'est-à-dire à la périphérie du corps 34 du rotor. Le corps de cylindre 12 comporte en outre au moins une entrée 50 débouchant dans chaque cavité 44 et au moins une sortie 52 débouchant dans chaque cavité 44. Ainsi, chaque cavité 44 est reliée à au moins une entrée 50 et à au moins une sortie 52, la sortie 52 étant située après l'entrée 50 par rapport au sens de rotation du rotor (flèche F sur la figure 2). Ainsi, le compresseur délimite des chambres de travail dans les cavités 44, ce qui permet de comprimer un gaz qui est introduit par les trois entrées 50, jusqu'à l'obtention d'un gaz comprimé, qui est ensuite évacué par les trois sorties 52. Chacune des entrées 50 communique avec un passage axial 54 qui s'étend parallèlement à l'axe XX et, de même, chacune des sorties 52 communique avec un passage axial 56 qui s'étend parallèlement à l'axe XX. Les passages axiaux 54 communiquent eux-mêmes avec une chambre annulaire 58 formée dans le flasque avant (figure 1), tandis que les passages axiaux 56 communiquent avec une chambre (non représentée), formée dans le flasque arrière 18. Ainsi, le rotor interagit avec la chambre de cylindre pour diviser cette dernière en trois chambres de compression. Lors de la rotation de l'arbre de transmission 28 du rotor 20 dans la direction de la flèche F, du gaz à basse pression est introduit simultanément dans les trois cavités 44 puis comprimé dans ces dernières. Le gaz à haute pression ainsi comprimé est évacué vers l'extérieur par les sorties 52 et les passages axiaux 56. En pratique, et de manière connue, des moyens peuvent être prévus pour modifier le volume effectif des chambres de travail en fonction de la pression du gaz régnant dans ces chambres. Ces moyens comprennent, dans l'exemple, une plaque tournante 60 ayant la forme générale d'un disque. Cette plaque est montée sur la face intérieure du flasque avant 16 et elle est déplacée d'un mouvement angulaire à l'intérieur d'une plage angulaire prédéterminée. Des moyens de passage de gaz (non représentés) sont formés dans la plaque tournante et conçus de façon à communiquer avec les entrées d'admission de la chambre de cylindre, et à établir ainsi une communication entre les orifices d'admission et la chambre de cylindre. Dans le cas de la figure 3, chacun des côtés 46 possède un rayon R de 100 mm et chacun des côtés 48 un rayon r de 20 mm, ce qui représente un rapport R/r égal à 5. Le rayon S du rotor étant de 32,1 mm. L'aire B de chaque cavité est égale à 273 mm2. Dans le cas de la figure 4, le rayon R est de 150 mm, le rayon r de 15 mm, ce qui représente un rapport R/r de 10. Le rayon du rotor est là encore de 32,1 mm. L'aire B est de 380 mm2. Dans le cas de la figure 5 le rayon R est de 200 mm, et le rayon r de 10 mm, ce qui représente un rapport R/r de 20. Là encore, le rayon S du rotor est de 32,1 mm. I1 en résulte que l'aire B est de 460 mm2. Ainsi, le rapport R/r peut varier dans de larges limites, au moins entre 5 et 20. Le compresseur de l'invention permet ainsi d'admettre le gaz à comprimer dans les trois cavités 44 et de le comprimer dans ces trois cavités, avant de l'évacuer par les trois sorties 52. Du fait de la structure à trois lobes ou à trois cavités de la chambre de cylindre, on obtient des performances améliorées par rapport aux compresseurs traditionnels comportant une chambre de cylindre à section elliptique avec deux lobes opposés. L'invention trouve une application préférentielle dans les compresseurs pour les appareils de climatisation de véhicules automobiles. Revendications 1. Compresseur de gaz comprenant un corps de cylindre (10) délimitant une chambre de cylindre (12), un rotor (20) propre à être entraîné en rotation dans la chambre de cylindre (12), une pluralité de palettes (36) portées à la périphérie du rotor pour diviser la chambre de cylindre en chambres de travail et assurer la compression du gaz, des moyens d'admission du gaz à comprimer et des moyens d'évacuation du gaz comprimé, caractérisé en ce que la chambre de cylindre (12) présente une section transversale à trois lobes (42) décalés angulairement de 1200 par rapport à l'angle de rotation (XX) du rotor (20) pour définir trois cavités de compression (44) entre le rotor (20) et la paroi (14) de la chambre de cylindre (12), en ce que les moyens d'admission comprennent au moins une entrée de gaz (50) débouchant dans chaque cavité (44) et en ce que les moyens d'évacuation comprennent au moins une sortie de gaz (52) débouchant dans chaque cavité (44). 2. Compresseur de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale de la chambre de cylindre (12) a une forme proche d'un triangle équilatéral défini par trois côtés (46) à grand rayon de courbure (R), reliés par trois côtés 48 à petit rayon de courbure (r). 3. Compresseur de gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport entre le grand rayon de courbure (R) et le petit rayon de courbure (r) est compris entre 5 et 20. 4. Compresseur de gaz selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les côtés (46) à grand rayon de courbure (R) sont tangents au rotor (20).