Brevet FR2792718A1 — publié le 20001027

La présente invention a pour objet un procédé de montage et d'alignement des paliers du vilebrequin d'un compresseur scroll, et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé Un compresseur scroll est représenté en coupe longitudinale à la figure 1 du dessin schématique annexé. Ce compresseur comprend une enveloppe hermétique 2, à l'intérieur de laquelle sont ménagées une chambre d'aspiration 3 munie d'une entrée 4 pour le gaz, et une chambre de refoulement 5 ou chambre de pression, munie d'une sortie 6 pour le gaz. Les chambres d'aspiration 3 et de refoulement 5 sont séparées par une paroi de séparation 7. A l'intérieur de la chambre d'aspiration 3 est monté un moteur électrique dont le stator 8 et le rotor 9 sont représentés au dessin. Le rotor 9 est associé à un arbre 10 formant vilebrequin guidé dans un palier inférieur 12, et dans un palier supérieur 13 monté à I'intérieur du corps 14 du compresseur. La pompe destinée à assurer la montée en pression du gaz est constituée par deux volutes, une volute fixe 15 appartenant à la paroi de séparation 7, et une volute mobile 16 entraînée par l'extrémité du vilebrequin, cette extrémité étant excentrée par rapport à l'axe du vilebrequin centré sur les paliers 12 et 13. Cette extrémité du vilebrequin est montée dans la partie tournante du compresseur par l'intermédiaire d'un palier 17. Au cours de la rotation de la partie tournante par rapport à la partie fixe du compresseur, le volume des poches dans lesquelles le gaz est emprisonné diminue, de telle sorte que le gaz est comprimé avant de s'échapper par un orifice de sortie 18 sur lequel est monté un clapet de refoulement 19 permettant le passage de gaz comprimé vers la chambre de pression 5 et évitant le passage de gaz de cette même chambre vers la chambre d'aspiration. Il doit être noté qu'il est important de réaliser un bon alignement des paliers 12 et 13 du vilebrequin, ainsi que de respecter un entraxe entre la face d'appui de la partie fixe 7 du scroll sur le corps 14, et l'appui du vilebrequin sur le palier inférieur. Le problème posé peut être réglé sans beaucoup de difficultés si le stator est monté dans un tube qui est lui-même monté à l'intérieur du corps du compresseur. Le problème existe toutefois si le stator est inséré directement dans la virole du compresseur car, dans un tel cas, c'est l'enveloppe constituée par la virole qui assure la géométrie de la machine. Or, dans le cas de certains compresseurs, cette géométrie est susceptible de changer lors de la fabrication du compresseur. Tel est le cas notamment si le corps du compresseur prend appui sur la virole constitutive du corps, et que le corps soit fermé par une cloche qui est soudée sur la virole à proximité de la face d'appui du corps sur la virole. Cette soudure déforme la virole et change les références. Dans un tel cas, il convient de pouvoir réaliser l'alignement des paliers du vilebrequin, et notamment du palier de montage du vilebrequin dans le corps et du palier de montage du vilebrequin au niveau du moteur, après que cette soudure ait été réalisée. Le but de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif permettant de réaliser un tel alignement. A cet effet, le procédé qu'elle concerne, consiste - à réaliser le montage du corps du compresseur et des éléments de compression dans l'enveloppe du compresseur avec appui du corps ou du scroll fixe sur une extrémité de la virole de l'enveloppe, puis soudage d'une cloche sur la virole, le vilebrequin étant engagé dans un palier appartenant à la partie mobile de l'étage de compression et dans un palier appartenant au corps, - à déplacer l'extrémité libre du vilebrequin dans plusieurs directions perpendiculairement à son axe, pour tenir compte des jeux du palier monté dans le corps, puis à déterminer l'axe du palier inférieur à partir des différents déplacements, - à positionner le palier et/ou son support en fonction de cet axe, et - à fixer le support sur l'enveloppe du compresseur. Selon un premier mode de mise en oeuvre, ce procédé consiste, avant déplacement du vilebrequin pour déterminer l'axe du palier inférieur, à engager sur cette extrémité libre un palier monté dans un support lui- même monté avec un jeu radial dans la virole avec possibilité de fixation sur celle-ci. Selon un autre mode de mise en oeuvre, ce procédé consiste à déterminer l'axe du palier inférieur par déplacement de l'extrémité libre du vilebrequin dans plusieurs directions perpendiculairement à son axe, puis à engager sur l'extrémité libre du vilebrequin un palier monté dans un support lui-même monté avec un jeu radial dans la virole avec possibilité de fixation sur celle-ci. Avantageusement, ce procédé consiste à réaliser l'alignement des paliers dans une position du vilebrequin, dans laquelle la ligne de contact entre les parties fixe et mobile du scroll est située dans un plan sensiblement perpendiculaire au déplacement du vilebrequin. Selon une forme d'exécution, le support du palier est équipé d'au moins trois pions radiaux réglables radialement destinés à venir prendre appui contre la face interne de la virole pour réaliser le positionnement du support et du palier en position d'alignement. Avantageusement, le réglage radial des pions est réalisé par vissage, avec possibilité d'immobilisation à l'aide d'une colle à prise rapide, par exemple. La fixation du support sur la virole est réalisée par soudage. Cette fixation par soudage peut être réalisée directement sur le support ou au niveau des pions de positionnement si ceux-ci existent. Conformément à une possibilité, le support du palier comprend au moins trois branches radiales. Suivant un premier mode de mise en oeuvre de ce procédé, le compresseur étant positionné verticalement "tête en bas", il consiste à engager sur le vilebrequin le palier inférieur monté à l'intérieur d'un support à au moins trois branches radiales, à exercer sur le vilebrequin une traction pour le mettre en suspension, à positionner un dispositif de mesure tel qu'un comparateur vis-à-vis de la première branche, I'axe de symétrie du contrepoids du rotor étant perpendiculaire à cette branche, à déterminer le milieu de la course axiale de cette branche en imprimant un mouvement de va-et-vient au vilebrequin dans la direction de celle-ci, puis à effectuer la même opération sur les autres branches, I'axe du palier étant obtenu en tenant compte de la moitié de la course axiale le long des différentes branches. Suivant un autre mode de mise en oeuvre, ce procédé consiste, en agissant sur l'extrémité libre du vilebrequin, à faire décrire à celui-ci une courbe fermée en appliquant un effort radial tournant sur 360 sur cette extrémité du vilebrequin, réalisant une mise en appui de celui-ci contre le palier monté dans le corps, à déterminer le centre de gravité de la courbe et à caler l'axe du palier inférieur sur ce point avant fixation sur l'enveloppe. Avantageusement, dans un tel cas, le procédé consiste à faire tourner le vilebrequin autour de son axe, en même temps qu'est appliqué l'effort radial tournant sur 360 . Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend - un bâti destiné à recevoir le compresseur en position verticale, et - un mécanisme de tenue de l'extrémité libre du vilebrequin. Dans le cas du premier mode de mise en oeuvre, ce dispositif comprend: un bâti destiné à recevoir le compresseur "tête en bas" en position verticale, - une couronne destinée à être fixée sur le bâti et servant à la fixation d'un comparateur pour mesurer les déplacements du vilebrequin, successivement suivant les axes des trois branches du support de palier, et - une potence solidaire du bâti, dont l'extrémité équipée d'une butée à billes porte, par l'intermédiaire d'un câble, une cloche de fixation du tube de pompe à huile monté à l'extrémité du vilebrequin. Suivant une autre forme d'exécution, ce dispositif comprend - un bâti destiné à recevoir le compresseur en position verticale, l'extrémité libre du vilebrequin étant tournée vers le bas, - une table disposée en dessous du bâti et comportant deux plateaux horizontaux superposés associés à des moyens de déplacement et de mesure du déplacement suivant deux directions perpendiculaires, - des pièces solidaires du plateau supérieur, destinées à la fixation des branches du support de palier inférieur, et - une cloche de tenue de l'extrémité libre du vilebrequin, animée d'un mouvement vertical pour régler la position axiale du vilebrequin. En outre, la cloche de tenue de l'extrémité libre du vilebrequin est montée à une extrémité d'un arbre dont l'autre extrémité peut être entraînée suivant un mouvement orbital. En outre, la cloche de tenue du vilebrequin est montée à l'extrémité d'un arbre vertical entraînable en rotation. Avantageusement, I'arbre vertical de tenue du vilebrequin est équipé d'une rotule. Avantageusement et afin de limiter l'effort appliqué sur le palier monté dans le corps, le dispositif comprend un moteur entraînant suivant un mouvement orbital une pièce en forme générale de cuvette, dans laquelle est montée avec interposition de ressorts radiaux l'extrémité basse de l'arbre équipé de la cloche de tenue de l'extrémité libre du vilebrequin. En outre, ce dispositif comprend un mécanisme d'entraînement en rotation de la cloche de tenue de l'extrémité libre du vilebrequin. La seconde forme d'exécution de ce dispositif permet de réaliser les différents modes de mise en oeuvre du procédé, c'est-à-dire détermination de l'axe du palier inférieur par déplacements successifs du vilebrequin dans plusieurs directions correspondant à l'orientation des branches du support, mise en rotation du vilebrequin avec mesure de la courbe décrite par le palier inférieur en vue de la détermination du centre de gravité de cette courbe, ou réalisation d'une courbe fermée en agissant sur I'extrémité libre du vilebrequin pour plaquer celui-ci contre ces paliers. De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution d'un dispositif de montage et d'alignement des paliers du vilebrequin: Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un compresseur scroll, tel que décrit précédemment; Figure 2 est une vue en coupe longitudinale de ce même compresseur, positionné tête en bas et associé à un premier dispositif permettant l'alignement des paliers; Figure 3 est une vue en perspective éclatée des principales pièces constitutives du dispositif d'alignement des paliers mis en oeuvre à la figure 2; Figure 4 est une vue de dessus lors de la mesure du déplacement du vilebrequin suivant l'axe de l'une des branches du support de palier inférieur; Figure 5 est une vue en coupe longitudinale représentant le positionnement de l'une des branches du support de palier inférieur visà- vis de l'enveloppe du compresseur; Figure 6 est une vue représentant le blocage en position de la même branche vis-à-vis de l'enveloppe; Figure 7 est une vue en coupe longitudinale du compresseur de figure 1 au cours de l'opération d'alignement des paliers, I'extrémité inférieure du vilebrequin étant alors tournée vers le bas. Les figures 2 à 6 représentent un premier dispositif pour l'alignement des paliers. Après montage à l'intérieur de l'enveloppe du corps du compresseur, du moteur, et soudage de la cloche sur la virole, le compresseur est placé, position tête en bas, dans le dispositif représenté à la figure 3. Ce dispositif comprend un bâti 20 dont la partie supérieure est équipée d'une ceinture 22 ouvrante, et dont le socle présente un plot 23. Le compresseur est placé tête en bas, en prenant appui contre le plot, et en étant maintenu en position verticale par la ceinture 22. Sur la ceinture 22 repose, en étant fixée avec précision sur celle-ci, une couronne 24. Cette couronne 24 sert au montage d'un comparateur 25 qui est équipé d'un palpeur 26. Sur le vilebrequin 10 est engagé le palier 12 monté à l'intérieur d'un support de palier 27 comprenant trois branches 28 à 120 les unes des autres. Chaque branche 28 est équipée, à son extrémité libre, d'un perçage taraudé, dans lequel est engagé un pion fileté 29. Sur le bâti 20 est fixée une potence dont l'extrémité libre est disposée dans l'axe du vilebrequin et au-dessus de celui-ci. Cette potence est équipée d'une butée à billes 32, dont la position verticale est réglable par un filetage 33. La butée à billes est équipée d'un câble 34, à l'extrémité duquel est fixée une cloche 35 destinée à être engagée sur le tube de pompe à huile 36 du vilebrequin pour réaliser la fixation de celui-ci et, par suite, du vilebrequin à l'aide de vis radiales 37. En pratique, après fixation de la cloche 35 sur le tube de pompe à huile 36, le vilebrequin est déplacé verticalement par vissage de la butée à billes, pour libérer le vilebrequin des contraintes d'appui, les pions 29 étant vissés au maximum et amenés en regard de trous correspondants 38 ménagés dans l'enveloppe. Le vilebrequin est positionné angulairement, de telle sorte que l'axe de symétrie de son contrepoids 39 se trouve perpendiculaire à l'une des branches 28 du palier et à sa gauche. Le comparateur 25 est mis en place sur la couronne 24, de telle sorte que son palpeur 26 prenne appui sur cette branche. Un mouvement de va-et-vient dans la direction de cette branche est imprimé au vilebrequin. Le zéro du comparateur est placé à mi-course du déplacement de son aiguille. Il est ensuite procédé de façon similaire sur les deux autres branches pour déterminer la moitié de la course de celles-ci. Les pions 29 sont dévissés à l'aide d'un tournevis 41 pour venir en appui contre la face interne de l'enveloppe et maintenir le support de palier 27 dans une position correspondant à la position intermédiaire du déplacement de chacune des trois branches, comme montré à la figure 5. Une fois ce positionnement réalisé, le support de palier inférieur est fixé dans cette position par des soudures 40 réalisées par une torche de soudage 42. La figure 7 représente un second dispositif, dans lequel les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que précédemment. Dans ce cas, I'alignement des paliers est réalisé avec l'extrémité libre du vilebrequin tournée vers le bas. Ce dispositif comprend un plateau 44 destiné à servir d'appui au bord inférieur de l'enveloppe du compresseur, qui est positionné par des éléments de centrage 45 en regard d'une ouverture 46 ménagée dans le plateau. En dessous du plateau et en regard de l'ouverture de celui-ci, est disposé un support 47, sur lequel est montée une table comportant deux plateaux superposés 48 et 49 susceptibles d'être déplacés respectivement dans deux directions perpendiculaires. Sur le plateau supérieur 48 sont montés des bras 50 de fixation des branches 28 du support de palier de vilebrequin. La position verticale du support 47 peut être réglée par un mécanisme schématisé par la référence 52. Le dispositif selon l'invention comprend également une cloche 53 destinée à venir serrer le tube de pompe à huile 36 du vilebrequin. Une fois l'axe du palier déterminé, il est procédé, comme décrit précédemment, au desserrage des pions 29 pour les amener en contact contre la face intérieure de l'enveloppe, avant réalisation d'une fixation par soudage. REVENDICATIONS 1. Procédé de montage et d'alignement des paliers du vilebrequin d'un compresseur scroll, caractérisé en ce qu'il consiste: - à réaliser le montage du corps du compresseur et des éléments de compression (7, 15, 16) dans l'enveloppe (2) du compresseur avec appui du corps ou du scroll fixe sur une extrémité de la virole de l'enveloppe, puis soudage d'une cloche sur la virole, le vilebrequin (10) étant engagé dans un palier (17) appartenant à la partie mobile de l'étage de compression et dans un palier (13) appartenant au corps, - à déplacer l'extrémité libre du vilebrequin (10) dans plusieurs directions perpendiculairement à son axe, pour tenir compte des jeux du palier (13) monté dans le corps, puis à déterminer l'axe du palier inférieur à partir des différents déplacements, - à positionner le palier (12) et/ou son support (27) en fonction de cet axe, et - à fixer le support sur l'enveloppe (2) du compresseur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, avant déplacement du vilebrequin (10) pour déterminer l'axe du palier inférieur (12), à engager sur cette extrémité libre un palier (12) monté dans un support (27) lui-même monté avec un jeu radial dans la virole avec possibilité de fixation sur celle-ci. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer Il'axe du palier inférieur (12) par déplacement de l'extrémité libre du vilebrequin (10) dans plusieurs directions perpendiculairement à son axe, puis à engager sur l'extrémité libre du vilebrequin (10) un palier (12) monté dans un support (27) lui-même monté avec un jeu radial dans la virole avec possibilité de fixation sur celleci. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser l'alignement des paliers (12, 13) dans une position du vilebrequin (10), dans laquelle la ligne de contact entre les parties fixe et mobile du scroll est située dans un plan sensiblement perpendiculaire au déplacement du vilebrequin. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support (27) du palier (12) est équipé d'au moins trois pions radiaux (29) réglables radialement destinés à venir prendre appui contre la face interne de la virole pour réaliser le positionnement du support et du palier en position d'alignement. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réglage radial des pions (29) est réalisé par vissage avec possibilité d'immobilisation, à l'aide d'une colle à prise rapide, par exemple. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fixation du support (27) sur la virole est réalisée par soudage. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le support (27) du palier (12) comprend au moins trois branches radiales. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le compresseur étant positionné verticalement "tête en bas", il consiste à engager sur le vilebrequin (10) le palier inférieur (12) monté à l'intérieur d'un support (27) à au moins trois branches radiales (28), à exercer sur le vilebrequin (10) une traction pour le mettre en suspension, à positionner un dispositif de mesure tel qu'un comparateur (25) vis-à-vis de la première branche (28), I'axe de symétrie du contrepoids (39) du rotor (10) étant perpendiculaire à cette branche (28), à déterminer le milieu de la course axiale de cette branche (28) en imprimant un mouvement de va-et-vient au vilebrequin (10) dans la direction de celle-ci, puis à effectuer la même opération sur les autres branches (28), I'axe du palier (12) étant obtenu en tenant compte de la moitié de la course axiale le long des différentes branches (28). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste, en agissant sur l'extrémité libre du vilebrequin (10), à faire décrire à celui-ci une courbe fermée en appliquant un effort radial tournant sur 360 sur cette extrémité du vilebrequin, réalisant une mise en appui de celui-ci contre le palier (13) monté dans le corps, à déterminer le centre de gravité de la courbe et à caler l'axe du palier inférieur (12) sur ce point avant fixation sur l'enveloppe (2). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner le vilebrequin (10) autour de son axe, en même temps qu'est appliqué l'effort radial tournant sur 3600. 12. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend: - un bâti (20, 44) destiné à recevoir le compresseur en position verticale, et - un mécanisme (35, 53) de tenue de l'extrémité libre du vilebrequin. 13. Dispositif selon la revendication 12 pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend: - un bâti (20) destiné à recevoir le compresseur "tête en bas" en position verticale, - une couronne (24) destinée à être fixée sur le bâti (20) et servant à la fixation d'un comparateur (25) pour mesurer les déplacements du vilebrequin (10), successivement suivant les axes des trois branches (28) du support de palier (27), et - une potence (30) solidaire du bâti, dont l'extrémité équipée d'une butée à billes (32) porte, par l'intermédiaire d'un câble (34), une cloche (35) de fixation du tube (36) de pompe à huile monté à l'extrémité du vilebrequin. 14. Dispositif selon la revendication 12 pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend: - un bâti (44, 45) destiné à recevoir le compresseur en position verticale, l'extrémité libre du vilebrequin (10) étant tournée vers le bas, - une table disposée en dessous du bâti et comportant deux plateaux horizontaux superposés (48, 49) associés à des moyens de déplacement et de mesure du déplacement suivant deux directions perpendiculaires, - des pièces (50) solidaires du plateau supérieur, destinées à la fixation des branches (28) du support (27) de palier inférieur (12), et - une cloche (53) de tenue de l'extrémité libre du vilebrequin (10), animée d'un mouvement vertical pour régler la position axiale du vilebrequin. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que la cloche (53) de tenue de l'extrémité libre du vilebrequin (10) est montée à une extrémité d'un arbre (54) dont l'autre extrémité peut être entraînée suivant un mouvement orbital. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur (57) entraînant suivant un mouvement orbital une 11 pièce (55) en forme générale de cuvette, dans laquelle est montée avec interposition de ressorts radiaux (56) I'extrémité basse de l'arbre (54) équipé de la cloche (53) de tenue de l'extrémité libre du vilebrequin (10). 17. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme (59) d'entraînement en rotation de la cloche (53) de tenue de l'extrémité libre du vilebrequin (10).