Brevet FR2794189A1 — publié le 20001201

COMPRESSEUR A VOLUTE. La présente invention concerne un compresseur à volute pour comprimer un gaz réfrigérant, et elle concerne plus particulièrement un compresseur à volute qui est approprié pour être utilisé dans un conditionneur d'air pour véhicules et qui peut être entraîné avec un haut rendement et une faible charge. Un compresseur à volute entraîné à faible charge est décrit par exemple dans le document JP-A-10-115 292. La partie principale de ce compresseur à volute est décrite sur la figure 6. Sur la figure 6, un organe à volute fixe 11' et un organe à volute rotatif 12' sont assemblés dans un carter 20' de façon à définir une poche de compression 15' pour la compression d'un gaz réfrigérant. L'organe à volute fixe 11' comprend un premier élément en forme de spirale 1 la' formé sur une première plaque d'extrémité 1 lb', et l'organe à volute rotatif 12' comprend un deuxième élément en forme de spirale 12a' formé sur une deuxième plaque d'extrémité 12b'. Les premier et deuxième éléments en spirale 1 la' et 12a' ont essentiellement la même hauteur axiale et ont des formes spirales différentes l'une de l'autre. L'organe à volute fixe 11' et l'organe à volute rotatif 12' sont assemblés de telle sorte qu'ils s'adaptent avec un décalage angulaire et radial, de façon à former une pluralité de lignes de contact qui définissent au moins une paire de poches de compression étanches. Lorsque les poches de compression ' se déplacent vers l'intérieur, le gaz réfrigérant qui s'y trouve est comprimé. Dans le compresseur, une ouverture 16 est aménagée sur l'organe à volute fixe 11', en une position correspondant à un étage de compression intermédiaire de la poche de compression 15'. Un orifice a' est défini dans le carter 20', en une position située en regard de l'ouverture 16. Un corps tubulaire 13, dans lequel est formé un passage d'évacuation de gaz 17 et sur lequel est aménagée une partie filetée, est fixé dans l'orifice 20a'. Le corps tubulaire 13 est fixé à l'organe à volute fixe 11' et au carter 20' et son étanchéité est assurée par des joints annulaires d'étanchéité 14a et 14b, de telle sorte que le passage d'évacuation de gaz 17 communique avec l'ouverture 16 et s'étende depuis cette dernière jusqu'à l'extérieur du compresseur. Les joints d'étanchéité 14a et 14b ont pour rôle d'empêcher les fuites de gaz lorsque le corps tubulaire 13 est fixé à l'organe à volute fixe 11' et au 2 2794189 carter 20'. Dans un compresseur de ce type, un dispositif d'ouverture/fermeture (non représenté) est prévu dans le passage d'évacuation de gaz 17 du corps tubulaire 13. Ce dispositif ouvre le passage d'évacuation de gaz 17 pour évacuer le gaz depuis ledit passage vers l'extérieur du compresseur, par exemple du côté basse pression d'un circuit de réfrigérant externe, lorsque la charge du compresseur n'est pas supérieure à une valeur prédéterminée. Un dispositif d'évacuation de gaz de ce type peut permettre un fonctionnement à haut rendement et faible charge du compresseur. Du fait que le compresseur à volute comporte deux poches de compression ayant le même étage de compression, le dispositif décrit ci-dessus est généralement réalisé par deux ensembles de dispositifs d'évacuation de gaz. Ces deux ensembles de dispositif d'évacuation de gaz comprennent chacun un organe tubulaire 13 ayant un passage d'évacuation de gaz 17, des joints d'étanchéité 14a et 14b et une structure de fixation et d'étanchéité associée. Dans ce dispositif, le nombre de pièces est élevé. En outre, du fait que la position du corps tubulaire 13 dépend de la position de l'organe à volute fixe 11' assemblé dans le carter 20', il est difficile de garantir son positionnement précis. De plus, si les joints d'étanchéité 14a et 14b ne sont pas disposés correctement dans l'organe à volute fixe 11' et dans le carter 20', ils peuvent se déformer ou être coupés, et il peut se produire un cliquetis. Pour empêcher cet inconvénient, les joints d'étanchéité 14a et 14b doivent être assemblés très soigneusement et adroitement. En conséquence, un objet de la présente invention consiste à proposer une structure améliorée pour un compresseur à volute dans laquelle le nombre de pièces est réduit, qui peut être facilement assemblée et qui peut fonctionner avec un haut rendement et à faible regime. Pour obtenir les objets ci-dessus ainsi que d'autres, l'invention propose un compresseur à volute qui comprend un organe à volute fixe et un organe à volute rotatif disposés dans un carter de façon à définir une poche de compression pour la compression d'un gaz réfrigérant, une ouverture prévue sur l'organe à volute fixe en une position correspondant à une position d'étage de compression intermédiaire de 3 2794189 la poche de compression, et un dispositif pour l'évacuation hors du compresseur du gaz réfrigérant comprimé de façon intermédiaire dans la poche de compression, à travers l'ouverture. Le dispositif d'évacuation de gaz réfrigérant comprend un passage d'évacuation de gaz formé dans le carter lui-même de façon à communiquer avec l'ouverture. Dans le compresseur à volute, une première portion d'espace peut être formée sur l'ouverture de l'organe en volute fixe, pour communiquer avec le passage d'évacuation. Selon une variante, une deuxième portion d'espace peut être formée sur le passage d'évacuation pour communiquer avec l'ouverture du premier organe à volute fixe. Selon une autre variante, une troisième portion d'espace peut être formée sur une partie de contact entre l'organe à volute fixe et le carter, pour communiquer avec l'ouverture de l'organe à volute fixe et le passage d'évacuation. Dans le compresseur à volute, deux poches de compression ayant respectivement des étages de compression identiques peuvent être définies par l'organe à volute fixe et l'organe à volute rotatif. Une ouverture peut être aménagée à des positions correspondant à des étages de compression intermédiaires des poches de compression, et les deux ouvertures communiquent l'une avec l'autre par l'intermédiaire des première, deuxième et troisième portions d'espace susmentionnées. Le passage d'évacuation de gaz peut être formé de façon à s'étendre dans une direction transversale par rapport à l'axe de l'arbre d'entraînement de l'organe à volute rotatif. Un dispositif d'étranglement peut être prévu pour réguler la quantité de gaz réfrigérant qui est évacuée par le passage d'évacuation. Le gaz réfrigérant évacué et dont la quantité est régulée peut être envoyé à un chemin d'introduction de gaz relié à l'orifice d'admission du compresseur et être introduit à une basse pression. Dans le compresseur à volute selon la présente invention, le passage d'évacuation est formé dans le carter lui-même au lieu d'être formé dans un corps tubulaire de déchargement de gaz fixé à l'organe à volute fixe et au carter par l'intermédiaire de joints d'étanchéité, comme dans la technique antérieure. Par conséquent, le nombre de pièces nécessaires pour former le passage d'évacuation est notablement réduit. De plus, du fait que le passage d'évacuation est formé dans le carter lui- 4 2794189 même et qu'aucun autre organe particulier n'est nécessaire pour le former, on peut obtenir une structure petite et simple. Lorsque le passage d'évacuation est formé de façon à s'étendre dans une direction transversale par rapport à l'axe de l'arbre d'entraînement de l'organe à volute rotatif, on peut en particulier réduire davantage la dimension axiale du compresseur. De plus, du fait que passage d'évacuation est défini dans le carter sans qu'il soit nécessaire de prévoir d'organe pour le former, il peut être positionné facilement à une position correcte et souhaitée, avec une grande précision, ce qui améliore la facilité d'assemblage. En outre, lorsque les première, deuxième et troisième portions d'espace sont formées entre l'organe à volute fixe et le carter, les gaz respectifs qui sont comprimés et évacués par chacune des deux poches de compression peuvent être facilement réunis par l'intermédiaire du passage d'évacuation. Les gaz réunis peuvent être évacués en douceur à travers le passage d'évacuation. En conséquence, on peut obtenir un excellent compresseur à volute pouvant fonctionner avec un haut rendement et une faible charge. De plus, si l'on prévoit d'utiliser le dispositif d'étranglement servant à réguler la quantité de gaz réfrigérant déchargée, le gaz dont la quantité est régulée peut être envoyé à un circuit d'introduction de gaz à basse pression. La quantité de gaz peut être régulée en fonction des exigences, ce qui permet un fonctionnement du compresseur avec un meilleur rendement et à une plus faible charge. D'autres objets, particularités et avantages de la présente invention vont ressortir de la description détaillée ci-après d'une forme de réalisation préférée de la présente invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale verticale d'une partie principale d'un compresseur à volute selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en élévation d'une surface arrière d'un organe à volute fixe du compresseur de la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation d'un carter du compresseur, vu depuis le côté organe en volute fixe; la figure 4 est une vue schématique d'une partie d'un circuit réfrigérant comprenant le compresseur; 2794189 la figure 5 est une vue en coupe longitudinale verticale du compresseur; la figure 6 est une vue en coupe transversale verticale d'un compresseur à spirale classique. La figure 1 montre une partie principale d'un compresseur à volute selon un mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 1, un organe à volute fixe 11 et un organe à volute rotatif 12 sont assemblés dans un carter 20, de façon à définir une poche de compression 15 pour la compression d'un gaz réfrigérant. L'organe à volute fixe 11 comprend un premier élément en forme de spirale 1 la formé sur une première plaque d'extrémité 1 lb, et l'organe à volute rotatif 12 comprend un deuxième élément en forme de spirale 12a formé sur une deuxième plaque d'extrémité 12b. Les premier et deuxième éléments en spirale 1 la et 12a ont essentiellement la même hauteur axiale et ont des formes spirales différentes l'une de l'autre. L'organe à volute fixe 11 et l'organe à volute rotatif 12 sont assemblés de telle sorte que les premier et deuxième éléments en spirale s'adaptent avec un décalage angulaire et radial, de façon à former une pluralité de lignes de contact qui définissent au moins une paire de poches de compression étanches 15. Lorsque les poches de compression 15 se déplacent vers l'intérieur, le gaz réfrigérant qui s'y trouve est comprimé. Dans le compresseur, une ouverture 18 est formée sur l'organe à volute fixe 11, en une position correspondant à un étage de compression intermédiaire de la poche de compression 15. Un passage d'évacuation 19 est formé dans la paroi arrière du carter 20. Ce passage évacue le gaz réfrigérant comprimé à un stade intermédiaire depuis la poche de compression 15 vers l'extérieur du compresseur, par l'intermédiaire de l'ouverture 18. Dans ce mode de réalisation, le passage d'évacuation 19 s'étend dans une direction transversale par rapport à l'axe d'un arbre d'entraînement de l'organe à volute rotatif 12, représenté sur la figure 5. Une portion d'espace 21 est formée sur la zone de contact entre l'organe à volute fixe 11 et le carter 20, en une position située entre une extrémité de l'ouverture 18 et une extrémité du passage d'évacuation 19. La portion d'espace 21 communique avec l'ouverture 18 ainsi qu'avec le passage d'évacuation 19. La figure 1 montre également un circuit de réfrigérant à proximité du compresseur. Un dispositif d'étranglement 22 est monté à l'extérieur 6 2794189 du compresseur. Ce dispositif régule la quantité de gaz réfrigérant qui est évacuée par le passage d'évacuation 19 (représenté par la flèche M), grâce au réglage du degré d'ouverture. Plus précisément, le dispositif d'étranglement 22 peut réguler la quantité de gaz réfrigérant évacuée de manière variable. Le gaz réfrigérant régulé par le dispositif d'étranglement 22 est envoyé à un chemin d'introduction de gaz 41 relié à un orifice d'admission 42 et prévu pour introduire du gaz réfrigérant à basse pression dans l'orifice d'admission 42. Le gaz réfrigérant est introduit dans la poche de compression 15 par l'intermédiaire d'une chambre d'aspiration 23. Le gaz comprimé est amené à une chambre d'évacuation 24 à travers un orifice 24a et le gaz comprimé est acheminé à un chemin d'évacuation 43, côté haute pression, à travers un orifice de sortie 44. Lorsque le gaz réfrigérant est comprimé dans la poche de compression 15, une partie du gaz comprimé est évacuée vers l'extérieur du compresseur par l'intermédiaire de l'ouverture 18, de la portion d'espace 21 et du passage d'évacuation 19. La figure 2 décrit la configuration de la surface arrière de l'organe à volute fixe 11. Dans ce mode de réalisation, deux poches de compression 15 ayant le même étage de compression sont définies, et deux ouvertures 18 correspondant respectivement aux poches de compression 15 sont formées dans l'organe à volute fixe 11. La portion d'espace 21 a une forme de fourche et communique avec les deux ouvertures 18. Les gaz réfrigérants sortant par les ouvertures 18 respectives se réunissent dans la portion d'espace 21, comme le montrent les flèches. La figure 3 représente la configuration de la surface intérieure du carter 20, qui se trouve en regard de la surface arrière de l'organe à volute fixe 11. La portion d'espace 21 a également la même forme de fourche que celle qui est réalisée sur la surface arrière de l'organe à volute fixe 11. Les gaz réfrigérants sortant par les ouvertures respectives 18 sont récupérés à la partie de racine de la portion d'espace en forme de fourche 21, comme le montrent les flèches, et sont introduits dans le passage d'évacuation 19 qui en part. Dans un compresseur à volute de ce type, du fait que le gaz réfrigérant comprimé à un stade intermédiaire dans la poche de compression 15 est évacué depuis l'ouverture 18, à travers le passage d'évacuation 19 formé dans le carter 20 lui-même, sans qu'il soit 7 2794189 nécessaire de prévoir un organe tubulaire comme dans la structure classique, le nombre de pièces nécessaires pour former un trajet d'évacuation du gaz est réduit. De plus, le trajet d'évacuation du gaz constitué par le passage 19 est très simple. Par conséquent, l'assemblage du compresseur, et en particulier l'assemblage de la structure avec laquelle le trajet d'évacuation est formée, est grandement facilité. En outre, du fait que le passage d'évacuation 19 est formé d'un seul tenant avec le carter 20, sa position et sa structure peuvent être très précises. La portion d'espace 21 a pour rôle de réaliser un écoulement de gaz uniforme. Du fait qu'elle aussi est réalisée d'un seul tenant avec l'organe à volute fixe 11 et le carter 20, elle peut être facilement formée avec une grande précision dans une position optimale par rapport aux ouvertures 18 et au passage d'évacuation 19. Bien que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus la portion d'espace 21 soit réalisée au niveau de la surface de contact entre l'organe à volute fixe 11 et le carter, elle peut n'être formée que sur l'organe à volute fixe 11, en une position correspondant à une extrémité de l'ouverture 18, pour la faire communiquer avec le passage d'évacuation 19. Selon une variante de réalisation, la portion d'espace peut n'être formée que sur le carter 20, en une position correspondant à une extrémité du passage d'évacuation 19 o elle communique avec l'ouverture 18. Dans tous les cas, dans un compresseur à volute de ce type ayant une ouverture 18 et un passage d'évacuation 19, grâce au fait que l'on prévoit un dispositif d'ouverture/fermeture de l'ouverture dudit passage d'évacuation 19 lorsque la charge du compresseur n'est pas supérieure à une valeur prédéterminée, le gaz réfrigérant comprimé à un stade intermédiaire peut être évacué de la poche de compression 15 vers l'extérieur du compresseur, par l'intermédiaire de l'ouverture 18 et du passage d'évacuation 19, ce qui permet d'obtenir un fonctionnement à haut rendement et faible charge. Lorsqu'il est prévu un dispositif d'étranglement 22 à la place du dispositif d'ouverture/fermeture, la quantité de gaz évacuée peut être régulée de manière plus précise. Comme le montre la figure 4, le degré d'ouverture du dispositif d'étranglement 22 peut être réglé librement, et la quantité de gaz réfrigérant évacuée, représentée par la flèche M, peut être régulée à une valeur optimale. Le gaz évacué, régulé par le dispositif d'étranglement 8 2794189 22, peut être envoyé au chemin d'introduction de gaz 41 à une basse pression. En conséquence, il est possible d'avoir un fonctionnement à haut rendement et faible charge pour le compresseur en régulant correctement le débit du gaz déchargé. La figure 5 est une vue en coupe longitudinale verticale du compresseur. Sur la figure 5, une plaque d'extrémité avant 27 présentant un orifice débouchant 32 est fixée sur la face avant du carter 20. Un arbre 26 servant à entraîner l'organe en spirale rotatif 12 est inséré dans ledit orifice débouchant 32 de la plaque d'extrémité avant 27. Le passage d'évacuation 19 est formé de façon à s'étendre dans une direction transversale par rapport à l'axe de l'arbre 26. Une partie de grand diamètre 28 de l'arbre 26 est supportée par un roulement radial 33 et son autre partie d'extrémité est supportée par un roulement radial 38. Une douille excentrique 29 est fixée sur la partie de grand diamètre 28 de l'arbre et est reliée à l'organe à volute rotatif 12 par l'intermédiaire d'un roulement radial 31. Un dispositif d'étanchéité assure l'étanchéité de la partie située entre la surface extérieure de l'arbre 26 et la surface intérieure de l'orifice débouchant 32 de la plaque d'extrémité avant 27. Un embrayage électromagnétique 25 est fixé sur l'extrémité de la plaque d'extrémité avant 27 par l'intermédiaire d'un roulement radial 36. L'embrayage électromagnétique 25 comprend un rotor 34, une armature 37 et un solénoïde électromagnétique 35. Le rotor 34 est relié à un moteur de véhicule (non représenté) par l'intermédiaire d'une courroie (non représentée). L'armature 37 est disposée de façon à se trouver en regard de l'extrémité du rotor 34 avec un certain entrefer et est reliée élastiquement à l'extrémité de l'arbre 26. Lorsque le solénoïde électromagnétique 35 fonctionne, l'armature 37 est accouplée à la surface d'extrémité du rotor 34 et le couple fourni par le moteur est transmis du rotor 34 à l'arbre 26, par l'intermédiaire de l'armature 37. L'arbre 26 entraine l'organe à volute rotatif 12 du compresseur. Dans le compresseur à volute, sous l'effet du mouvement de rotation de l'organe à volute rotatif 12 entraîné par l'arbre 26, le gaz réfrigérant est aspiré depuis l'orifice d'admission 42 vers les poches de compression 15, par l'intermédiaire de la chambre d'aspiration 23. Le gaz réfrigérant comprimé est évacué vers l'extérieur du compresseur par l'intermédiaire de l'orifice 24a et de la chambre d'évacuation 24. Dans 9 2794189 cette opération de compression, une partie du gaz comprimé à un stade intermédiaire est évacuée vers l'extérieur du compresseur ou vers le dispositif d'étranglement 22 à travers l'ouverture 18, la portion d'espace 21 et le passage d'évacuation 19, ce qui donne un fonctionnement à haut rendement et faible charge pour le compresseur. Il est possible d'obtenir un fonctionnement à haut rendement et faible charge en réglant le dispositif d'étranglement (non représenté). Du fait que le passage d'évacuation 19 est formé pour s'étendre dans une direction transversale par rapport à l'axe de l'arbre 26, il est possible de concevoir le compresseur de telle sorte que sa dimension axiale soit petite. Cependant, la direction dans laquelle ledit passagel19 s'étend peut être une direction longitudinale par rapport à l'axe de l'arbre 26. Bien que l'on n'ait décrit en détail qu'un seul mode de réalisation de la présente invention, l'invention n'y est pas limitée. L'homme du métier comprendra que différentes modifications peuvent être effectuées sans sortir du cadre de l'invention. 2794189 REVENDICATIONS 1. Compresseur à volute, caractérisé en ce qu'il comprend: un organe à volute fixe (11) et un organe à volute rotatif (12) disposés dans un carter (20) de façon à définir une poche de compression (15) pour la compression d'un gaz réfrigérant; une ouverture (18) aménagée sur ledit organe à volute fixe (11) en une position correspondant à un étage de compression intermédiaire de ladite poche de compression (15); et un dispositif pour l'évacuation hors du compresseur du gaz réfrigérant comprimé à un stade intermédiaire dans ladite poche de compression (15), à travers ladite ouverture (18), ledit dispositif d'évacuation de gaz réfrigérant comprenant un passage d'évacuation de gaz (19) formé dans ledit carter (20) de façon à communiquer avec ladite ouverture (18). 2. Compresseur à volute selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une première portion d'espace formée sur ladite ouverture (18) dudit organe à volute fixe (11) et communiquant avec ledit passage d'évacuation (19) formé dans le carter (20). 3. Compresseur à volute selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une deuxième portion d'espace formée sur ledit passage d'évacuation (19) et communiquant avec ladite ouverture (18) dudit organe à volute fixe (11). 4. Compresseur à volute selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une troisième portion d'espace (21) formée sur une zone de contact entre ledit organe à volute fixe (11) et ledit carter (20) et communiquant avec ladite ouverture (18) dudit organe à volute fixe (11) et ledit passage d'évacuation (19) formé sur le carter (20). 5. Compresseur à volute selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que deux poches de compression (15) ayant des étages de compression respectifs identiques sont définies par ledit organe à volute fixe (11) et ledit organe à volute rotatif (12), des ouvertures (18) étant formées à chaque position correspondant à un étage de compression intermédiaire de chaque poche de compression (15), et en ce que les deux ouvertures (18) communiquent l'une avec l'autre par 11 2794189 l'intermédiaire de ladite portion d'espace. 6. Compresseur à volute selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit passage d'évacuation de gaz (19) est formé de façon à s'étendre dans une direction transversale par rapport à l'axe d'un arbre (26) prévu pour entraîner ledit organe à volute rotatif (12). 7. Compresseur à volute selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un dispositif d'étranglement (22) servant à régler la quantité de gaz réfrigérant évacuée par ledit passage d'évacuation (19), ledit gaz réfrigérant évacué et dont la quantité est régulée étant envoyé à un chemin d'introduction de gaz (41) relié à un orifice d'admission (42) dudit compresseur.