Brevet FR2782542A1 — publié le 20000225

Arrière plan de l'invention La présente invention concerne un compresseur destiné à comprimer un fluide gazeux. Ce compresseur est généralement utilisé pour un climatiseur. Divers types de compresseurs sont utilisés dans des climatiseurs. Parmi ces compresseurs, un compresseur à déplacement variable de type à piston présente en particulier l'avantage qu'on peut faire varier son déplacement ou son dé- bit. Cependant, comme le compresseur à déplacement variable de type à piston présente une caractéristique selon laquelle on diminue le volume de gaz passant à travers une vanne d'as- piration pendant que le débit de cette vanne d'aspiration est faible, la vanne d'aspiration génère une vibration auto- excitée dans sa zone de mouvement libre, du fait de l'inter- action avec le gaz passant à travers la vanne d'aspiration. La vibration auto-excitée de la vanne d'aspiration produit une fluctuation de pression du gaz, c'est à dire une pulsa- tion de pression. Comme le compresseur est inclus dans un cy- cle de réfrigération en association avec un évaporateur, un condenseur et des conduites de liaison montées entre eux, la pulsation de pression se propage du compresseur vers l'évapo- rateur en passant par les conduites de liaison. Par suite, l'évaporateur est soumis à une vibration, ce qui produit du bruit. Conventionnellement, pour empêcher la propagation de la pulsation de pression vers l'évaporateur, un tel cycle de réfrigération est muni d'un silencieux sur le chemin des conduites de liaison. Cependant, un tel silencieux a pour conséquences par exemple le fait de rendre le système plus cher, de dété- riorer le facteur d'occupation de place et de nécessiter une étanchéité aux vibrations améliorée du silencieux. Résumé de l'invention La présente invention a donc pour but de créer un compresseur qui permette de réduire efficacement la pulsa- tion de la pression d'aspiration du fait de la vibration au- to-excitée pendant que le débit de la vanne d'aspiration est faible, tout en réduisant le risque de produire les résultats annexes. D'autres buts de la présente invention apparaî- tront plus clairement au cours de la description. A cet effet, la présente invention concerne un compresseur destiné à comprimer un fluide gazeux. Le compres- seur comprend un passage d'aspiration pour introduire le fluide gazeux, et une vanne de commande disposée à l'endroit du passage d'aspiration pour commander une surface d'ouver- ture du passage d'aspiration de façon que cette d'ouverture soit réduite dans un premier état dans lequel le fluide ga- zeux a un débit relativement faible dans le passage d'aspira- tion, et que la surface d'ouverture soit augmentée dans un second état dans lequel le fluide gazeux a un débit relative- ment élevé dans le passage d'aspiration. Suivant d'autres caractéristiques de l'inven- tion: - le fluide gazeux présente une différence de pression entre le premier état et le second état dans le passage d'aspira- tion, la vanne de commande commandant la surface d'ouver- ture en réponse à cette différence de pression, - le passage d'aspiration comprend un passage local relié au passage d'aspiration, un port d'entrée, et une chambre de vanne montée entre le passage local et le port d'entrée, la vanne de commande étant montée mobile dans la chambre de vanne, - le compresseur comprend en outre un passage de dérivation faisant communiquer la chambre de vanne avec la chambre d'aspiration, la vanne de commande divisant la chambre de vanne en une première partie de chambre de vanne et une se- conde partie de chambre de vanne qui sont reliées respecti- vement au passage local et au passage de dérivation, - la vanne de commande comporte un trou de vanne faisant com- muniquer la première partie de chambre avec la seconde par- tie de chambre, - le compresseur comprend en outre un élément de ressort poussant la vanne de commande vers la première partie de chambre, - le compresseur comprend en outre, une chambre de manivelle, un passage de communication relié au port d'entrée, et une vanne de régulation placée entre la chambre de manivelle et le port d'entrée pour commander la pression de la chambre de manivelle en se référant à la pression du fluide gazeux dans le port d'entrée. Brève description des dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation re- présentés sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un com- presseur selon un mode de réalisation de la présente inven- tion; et - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un com- presseur selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Description des modes de réalisation préférentiels En se référant à la figure 1, on décrira un com- presseur selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Le compresseur est un compresseur à déplacement variable de type à pistons inclus dans un système ou cycle de réfrigération pour un climatiseur de véhicule, et doit être installé de façon que son axe s'étende horizontalement comme représenté à la figure 1. Le compresseur à déplacement variable de type à pistons est destiné à comprimer un fluide gazeux ou gaz ré- frigérant. Il comprend un carter 1 et un arbre de rotation principal 2 s'étendant dans la direction axiale au centre du carter 1. Une extrémité de l'arbre principal 2 sort à l'exté- rieur du carter 1 après être passée à travers un boîtier avant 3 fixé à une extrémité axiale du carter 1. Une source de puissance extérieure (non représentée) est reliée de ma- nière amovible à l'extrémité de l'arbre principal 2 par l'in- termédiaire d'un embrayage électromagnétique 4. Un nombre impair, par exemple égal à cinq, de cy- lindres 5 sont formés à l'intérieur du carter 1 et disposés autour de l'axe. Dans les cylindres 5, des pistons 6 sont montés en glissement dans la direction axiale. Ces pistons 6 sont reliés à l'arbre principal 2 par l'intermédiaire d'un mécanisme de manivelle 7 bien connu de la technologie, de fa- çon que les pistons 6 effectuent un mouvement de va-et-vient à l'intérieur des cylindres 5, suivant la rotation de l'arbre principal 2. On remarquera qu'on peut faire varier la course des pistons 6 par le travail du mécanisme de manivelle 7. Une culasse 8 est fixée à l'autre extrémité axiale du carter 1 par l'intermédiaire d'un mécanisme à sou- papes 9. Le mécanisme à soupapes 9 comprend des soupapes de décharge 13 et des soupapes d'aspiration 14 se présentant sous la forme de lames de ressort disposées de manière à ve- nir en face de trous de décharge 11 et de trous d'entrée 12 formés de manière à correspondre aux cylindres 5. A l'intérieur de la culasse 8 sont formées une chambre de décharge 15 et une chambre d'aspiration 16. La chambre de décharge 15 est placée au centre de la culasse 8. Cette chambre de décharge 15 est reliée au côté haute pres- sion du système de réfrigération, par l'intermédiaire d'un port de décharge 19, pour fournir du gaz haute pression à un condenseur. La chambre d'aspiration 16 est placée de manière à s'étendre autour de la chambre de décharge 15. Cette cham- bre d'aspiration 16 est reliée au côté basse pression du sys- tème de réfrigération, par l'intermédiaire d'un passage d'aspiration constitué d'un passage local 18 et d'un port d'entrée 17, pour recevoir le gaz revenant de l'évaporateur. Le port d'entrée 17 s'étend vers le haut. Une chambre de vanne 21 est formée entre le passage local 18 et le port d'entrée 17. A l'intérieur de la chambre de vanne 21, une vanne de commande 22 est placée de manière à pouvoir glisser dans la direction verticale. Par suite, la vanne de commande 22 divise la chambre de vanne 21 en une première partie ou partie de chambre supérieure 21a, et une seconde partie ou partie de chambre inférieure 21b. La partie de chambre supérieure 21a est reliée au passage local 18 pour communiquer avec la chambre d'aspiration 16 par l'intermé- diaire du passage local 18. La partie de chambre inférieure 21b est reliée à un passage de dérivation 24 pour communiquer avec la chambre d'aspiration 16 par l'intermédiaire du pas- sage de dérivation 24. La vanne de commande 22 est percée d'un trou de vanne 25 et se trouve poussée vers le haut par un élément de ressort 23. La vanne de commande 22 commande, par glissement vertical, la surface d'ouverture du passage local 18, c'est à dire la surface d'ouverture du passage d'aspiration. Ainsi, la surface d'ouverture du passage local 18 est maximum lors- que la vanne de commande 22 est dans sa position la plus basse, et la surface d'ouverture du passage local 18 est mi- nimum lorsque la vanne de commande 22 se trouve dans sa posi- tion la plus haute. La surface d'ouverture minimum est très petite mais non nulle. Lorsque les pistons 6 vont et viennent à l'inté- rieur des cylindres respectifs 5, suivant la rotation de l'arbre principal 2, le gaz réfrigérant de la chambre d'aspi- ration 16 est aspiré dans les cylindres 5 en passant par les trous d'entrée 12 et les soupapes d'aspiration 14, ce gaz étant également déchargé dans la chambre de décharge 15 en passant par les trous de décharge 11 et les soupapes de dé- charge 13. On empêche une déviation excessive des soupapes de décharge 13 et des soupapes d'aspiration 14 au moyen d'un élément de retenue 26 et de butée 27. Le gaz réfrigérant est fourni au côté haute pres- sion du système de réfrigération, en provenance de la chambre de décharge 15 et en passant par les trous de décharge 19. Comme la course des pistons 6 est variable suivant le travail du mécanisme de manivelle 7, le débit est variable entre le débit relativement élevé et le débit relativement faible. Au débit relativement élevé, la diminution de pression de la chambre d'aspiration 16 est supérieure à la diminution de pression du port d'entrée 17, de sorte que la différence de pression devient grande et développe ainsi une force de poussée vers le bas sur la vanne de commande 22. Par suite, la vanne de commande 22 se déplace vers le bas en com- primant l'élément de ressort 23 de manière à élargir la sur- face d'ouverture du passage local 18. Dans ce cas, comme le gaz réfrigérant introduit par le port d'entrée 17 s'écoule dans la chambre d'aspiration 16 en passant par la partie de chambre supérieure 21a et le passage local 18, la perte de pression est légère. Au débit élevé, la pulsation de pression du gaz réfrigérant est petite et ne contribue pas à la pro- duction de bruit. Au débit relativement faible, la différence de pression entre la chambre d'aspiration 16 et le port d'entrée 17 devient petite, de sorte que la vanne de commande 22 est soulevée par la force de poussée de l'élément de ressort 23, de manière à réduire la surface d'ouverture du passage local 18. Dans ce cas, le gaz réfrigérant introduit par le port d'entrée 17 s'écoule partiellement dans la partie de chambre inférieure 21b de la chambre de vanne 21 en passant par le trou de vanne 25, et s'écoule en outre dans la chambre d'as- piration 16 en passant par le passage de dérivation 24. Au débit relativement faible, la pulsation de pression du gaz réfrigérant est augmentée. Cependant, la pulsation de pres- sion se propage de la chambre d'aspiration 16 vers le passage de dérivation 24, et se propage en outre vers le port d'en- trée 17 en passant par la partie de chambre inférieure 21b et le trou de vanne 25, ce qui affaiblit la pulsation de pres- sion et corrige le débit du gaz réfrigérant pour ne pas con- tribuer à la production de bruit. Au débit relativement faible, comme une grande chute de pression n'est jamais pro- duite même lorsque la surface d'ouverture est petite, aucun défaut n'est développé du fait de l'étranglement. Comme indiqué ci-dessus, en disposant la vanne de commande 22 commandant la surface d'ouverture, sur le chemin du passage d'aspiration, et en étranglant la surface d'ouver- ture pendant que le débit est faible, tandis que la pulsation de pression de la vanne d'aspiration 14 est largement déve- loppée, on peut réduire la pulsation de pression du fait de l'effet de filtre passe-bas produit par l'étranglement et la chambre d'aspiration 16. Bien que le gaz réfrigérant passe par le passage local 18 avec une petite surface d'ouverture pendant que le débit est faible, aucune perte de pression sé- rieuse n'apparaît jamais pendant que le débit est faible. Dans cet état, même lorsque la soupape d'aspiration 14 vibre et que la pulsation de pression est développée, la propaga- tion de la fluctuation de pression vers le côté basse pres- sion du système de réfrigération peut être limitée par l'effet de volume de la chambre d'aspiration 16 et l'effet d'étranglement du trou de vanne 25. D'autre part, lorsque le débit est augmenté, la surface d'ouverture est également aug- mentée de sorte que l'effet de limitation de la pulsation de pression est annulé. Cependant, comme les soupapes d'aspira- tion 14 se déplacent pour venir frapper les butées 27 pendant que le débit est élevé, aucune vibration auto-excitée n'est développée. Pendant que le débit est élevé, la vanne de com- mande 22 fonctionne pour ne pas perturber le débit de gaz. En se référant à la figure 2, on décrira un com- presseur selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Le compresseur est un compresseur à déplacement variable de type à pistons inclus dans un système de réfrigé- ration pour un climatiseur de véhicule, et doit être installé de façon que son axe s'étende horizontalement comme représen- té à la figure 2. Les parties analogues sont désignées par les mêmes références numériques. Le compresseur à déplacement variable comporte une vanne de régulation 31 pour détecter la pression d'entrée et réguler ainsi la pression dans la cham- bre de manivelle 28, et un passage de communication 32 pour fournir la pression d'entrée à la vanne de régulation 31. La vanne de régulation 31 est placée entre la chambre de mani- velle 28 et le passage de communication 32. Cette vanne de régulation 31 comprend un soufflet 33 et un corps de vanne 34. Le soufflet 33 se dilate ou se contracte suivant la pres- sion détectée autour de celui-ci. Le corps de vanne 34 ouvre ou ferme un orifice de sortie 35 suivant la dilatation ou la contraction du soufflet 33. L'orifice de sortie 35 communique avec le passage d'aspiration dans une partie 36 en amont de la vanne de commande 22, par l'intermédiaire du passage de communication 32. De cette manière, la vanne de régulation 31 détecte la pression de la partie amont 36 et commande la pression de la chambre de manivelle 28. Dans le compresseur à déplacement variable, le côté sortie de la vanne de régulation 31 communique avec le passage d'aspiration dans la partie en amont de la vanne de commande 22. Par suite, la chute de pression produite par la vanne de commande 22 est annulée de sorte qu'aucun problème de fluctuation du point de commande de pression n'est posé par la vanne de régulation 31. Comme décrit ci-dessus, la présente invention permet de réduire efficacement la pulsation de pression d'as- piration produite par la vibration auto-excitée de la vanne d'aspiration pendant que le débit est faible, sans addition d'un silencieux et sans détérioration de la capacité. Par suite, la présente invention permet de réduire le bruit pro- venant d'un évaporateur pendant un fonctionnement à faible charge, ce qui est un problème dans un compresseur à déplace- ment variable de type à pistons. Bien que la présente invention ait été décrite jusqu'ici en se référant à quelques modes de réalisation de celle-ci, il sera facilement possible pour les spécialistes de la question de mettre le présente invention en ouvre de diverses autres manières. Par exemple, diverses structures et diverses configurations peuvent être choisies pour la concep- tion de la vanne de commande, de manière à obtenir le même effet. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Compresseur destiné à comprimer un fluide gazeux, caractérisé en ce qu' il comprend: - un passage d'aspiration (17, 18) pour introduire le fluide gazeux; et - une vanne de commande (22) disposée à l'endroit du passage d'aspiration (17, 18) pour commander une surface d'ouver- ture du passage d'aspiration de façon que cette d'ouver- ture soit réduite dans un premier état dans lequel le fluide gazeux a un débit relativement faible dans le pas- sage d'aspiration (17, 18), et que la surface d'ouverture soit augmentée dans un second état dans lequel le fluide gazeux a un débit relativement élevé dans le passage d'as- piration. 2 ) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide gazeux présente une différence de pression entre le premier état et le second état dans le passage d'aspiration (17, 18), la vanne de commande (22) commandant la surface d'ouverture en réponse à cette différence de pression. 3 ) Compresseur selon la revendication 1, comprenant en outre une chambre d'aspiration (16) reliée au passage d'aspiration (17, 18) pour recevoir le fluide gazeux provenant du passage d'aspiration, caractérisé en ce que le passage d'aspiration comprend: - un passage local (18) relié au passage d'aspiration; - un port d'entrée (17); et - une chambre de vanne (21) montée entre le passage local (18) et le port d'entrée (17), la vanne de commande (22) étant montée mobile dans la chambre de vanne (21). 4 ) Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le compresseur comprend en outre un passage de dérivation (24) faisant communiquer la chambre de vanne (21) avec la chambre d'aspiration (16), la vanne de commande (22) divisant la chambre de vanne en une première partie de chambre de vanne (21a) et une seconde partie de chambre de vanne (21b) qui sont reliées respectivement au passage local (18) et au passage de dérivation (24). ) Compresseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vanne de commande (22) comporte un trou de vanne (25) fai- sant communiquer la première partie de chambre avec la se- conde partie de chambre. 6 ) Compresseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le compresseur comprend en outre un élément de ressort (23) poussant la vanne de commande (22) vers la première partie de chambre (21a). 7 ) Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le compresseur comprend en outre: - une chambre de manivelle (28); - un passage de communication (32) relié au port d'entrée; et - une vanne de régulation (31) placée entre la chambre de ma- nivelle (28) et le port d'entrée (17) pour commander la pression de la chambre de manivelle en se référant à la pression du fluide gazeux dans le port d'entrée.