Brevet FR2794191A1 — publié le 20001201

COMPRESSEUR A MECANISME DE VALVE DE HAUTE PRECISION DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un compresseur destiné à comprimer un fluide gazeux et plus particulièrement, un compresseur comportant un mécanisme de valve monté dans un passage de gaz pour empêcher un reflux du fluide gazeux. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE Un compresseur classique est décrit dans la publication de brevet japonals non examiné JP-A No. 5-231351. Ce compresseur est généralement appelé compresseur du type à volute et il est utilisé pour faire circuler un fluide gazeux dans un circuit sans fin. Ce compresseur comporte une chambre de compression pour comprimer le fluide gazeux, une chambre d'évacuation pour recevoir le fluide gazeux sortant de la chambre de compression et un passage de gaz raccordé entre la chambre de compression et la chambre d'évacuation. Pour empêcher un reflux du fluide gazeux, le compresseur est pourvu, dans le passage de gaz, d'un mécanisme de valve ou valve de contrôle, qui sera ultérieurement décrit en détail. On rappellera seulement pour le moment que ce mécanisme de valve comprend un siège de valve et un corps de valve monté face au siège de valve. Lorsqu'il repose sur le siège de valve, le corps de valve ferme le passage de gaz et lorsqu'il en est séparé, il ouvre le passage de gaz. Dans ce mécanisme de valve, le siège de valve est formé en une seule pièce avec le passage de gaz. En d'autres termes, le passage de gaz est réalisé de façon que le siège de valve soit une partie intégrante de celui-ci. Pour empêcher le reflux du liquide gazeux à travers le mécanisme de valve, il est nécessaire de réaliser le siège de valve avec une haute précision, mais cela est difficile à réaliser du fait que le siège de valve est formé en une seule pièce avec le passage de gaz. RESUME DE L'INVENTION Un but de la présente invention consiste donc à réaliser un compresseur comportant un mécanisme de valve de haute précision. D'autres buts de la présente invention deviendront évidents dans la suite de la description. 2 2794191 La présente invention concerne un compresseur qui comprend un passage de gaz ayant une première et une deuxième portions d'extrémité opposées l'une à l'autre et destiné à conduire un fluide gazeux de la première portion d'extrémité à la deuxième portion d'extrémité, un élément de siège de valve ajusté à force dans la première portion d'extrémité de manière à définir une chambre de valve dans le passage de gaz, un corps de valve placé de façon mobile dans la chambre de valve pour contrôler le reflux du fluide gazeux, seulement lorsque le corps de valve repose sur l'élément de siège de valve et une butée de valve formée à la deuxième extrémité pour empêcher un déplacement du corps de valve sans fermer le passage de gaz. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent en détail en regard des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'une partie d'un compresseur selon la technique antérieure; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un compresseur selon un mode de réalisation de la présente invention; la figure 3 est une vue en coupe d'un corps de volute fixe inclus dans le compresseur de la figure 2; la figure 4 est une vue de côté agrandie d'une partie du corps de volute fixe de la figure 3; et les figures SA et 5B sont des vues en coupe agrandies illustrant le fonctionnement du mécanisme de valve inclus dans le compresseur de la figure 2. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES. Pour une meilleure compréhension de la présente invention, on décrira tout d'abord en regard de la figure 1, un compresseur selon la technique antérieure. Ce compresseur correspond à celui qui est décrit dans la publication de brevet japonais non examiné JP-A No. 5-231351 présenté ci-dessus. Ce compresseur est du type à volute et comprend un mécanisme de valve d'évacuation B. Dans ce compresseur, un couvercle d'évacuation 24 muni d'un joint d'étanchéité torique 25 est logé dans un boîtier étanche 23. Un espace ou chambre de compression SP, un espace ou chambre de basse pression SL et un espace ou chambre d'évacuation SD sont définis par les surfaces de paroi d'un corps de volute fixe 21. Le mécanisme de 3 2794191 valve d'évacuation B est disposé dans la zone de contact entre le couvercle d'évacuation 24 et le corps de volute fixe 21. Pour faire communiquer la chambre de compression SP avec la chambre d'évacuation SD, le mécanisme de valve d'évacuation B comporte un passage de gaz comprenant une ouverture en forme de canal 24a dans le couvercle d'évacuation 24, un orifice de passage 2 la formé sur le corps de volute fixe 21 et un orifice d'évacuation 2lb raccordé de manière décalée avec l'orifice de passage 2 la. La chambre d'évacuation SD est considérée comme étant une chambre à haute pression car elle est à une pression supérieure à celle qui règne dans la chambre de basse pression SL. Le mécanisme de valve d'évacuation B comporte un corps de valve 22 de forme ovale et qui est monté mobile dans l'orifice de passage 2 la, lequel a le plus grand diamètre du passage de gaz. Le corps de valve ovale 22 est déplacé en fonction de la différence entre la pression dans la chambre de compression SP et la pression dans la chambre d'évacuation SD. Le mécanisme de valve d'évacuation B comporte en outre une première surface de butée 24c formée à l'entrée du canal 24a du couvercle d'évacuation 24 et s'ouvrant dans l'orifice de passage 2 la et une deuxième surface de butée 21 lc servant de siège de valve et qui s'évase dans l'orifice de passage 21a du corps de volute fixe 21. Dans la structure décrite ci-dessus, le diamètre du canal 24a et le diamètre de l'orifice de passage 21 la à l'endroit o il est raccordé à l'orifice d'évacuation 21lb sont plus petits que le diamètre du petit axe du corps de valve ovale 22. Le diamètre du canal 24a et le diamètre de la portion qui est raccordée à l'orifice d'évacuation 2 lb sont sensiblement égaux entre eux. Lorsque la pression dans la chambre de compression SP est supérieure à la pression dans la chambre d'évacuation SD, le corps de valve 22 est déplacé vers la chambre d'évacuation SD jusqu'à venir s'appliquer contre la première surface de butée 24c, comme cela est représenté par une ligne en trait plein sur la figure 1. Un fluide gazeux s'écoule alors vers la chambre d'évacuation SD à travers une gorge 24b formée à la périphérie du canal 24a. Par contre, si la pression dans la chambre d'évacuation SD est supérieure à la pression dans la chambre de compression SP, le corps de valve 22 est déplacé vers la chambre de compression SP jusqu'à 4 2794191 venir s'appliquer contre la deuxième butée 2 1c, comme cela est représenté par la ligne en traits tiretés sur la figure 1. Le corps de valve 22 obture alors l'orifice d'évacuation 21lb, de sorte que le fluide gazeux est empêché de s'écouler de la chambre d'évacuation SD vers la chambre de compression SP. Avec le compresseur de la technique connue, il est difficile de réaliser la deuxième butée 21 lc avec une grande précision, car cette butée fait partie intégrante avec le passage de gaz. Avec référence à la figure 2, on décrira à présent un compresseur selon un mode de réalisation de la présente invention. Le compresseur illustré est du type à volute. Le compresseur à volute comprend un arbre d'entraînement en forme de vilebrequin 1, un contrepoids 2, un manchon excentré 3, un corps de volute mobile 4 et un corps de volute fixe 5. Le vilebrequin 1 comporte une portion d'arbre agrandie 10 pourvue d'un maneton 110 couplé de manière excentrée à celle-ci. La rotation du vilebrequin 1 autour de son axe 99 (représenté par une ligne en traits mixtes sur la figure 2) entraîne la rotation du maneton 110 autour de l'axe 99 du vilebrequin. Le manetoni 10 est ajusté dans une cavité 30 formée dans le manchon excentré 3. La rotation du maneton 110 entraîne la rotation du manchon excentré 3. Le corps de volute mobile 4 comprend une plaque latérale 41, une paroi en spirale 40 formée sur une face de la plaque latérale 41 et un bossage annulaire 42 formé sur l'autre face de la plaque. La paroi en spirale 40 sera appelée ci-après élément en spirale. Le manchon excentré 3 est couplé au bossage 42 par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 230, de façon à pouvoir tourner régulièrement dans le bossage 42. Le manchon excentré 3 et le corps de volute mobile 4 qui lui est accouplé effectuent une rotation par rapport au vilebrequin 1. Pour supprimer la rotation du corps de volute mobile 4, un mécanisme d'inhibition de rotation 210 est prévu. Ce mécanisme comprend deux cages annulaires 211 et une bille 212. Grâce au mécanisme d'inhibition de rotation 210, le corps de volute mobile 4 n'est autorisé à effectuer qu'un mouvement orbital. De plus, le corps de volute mobile 4 et le corps de volute fixe 5 sont agencés de manière à être excentrés l'un par rapport à l'autre 2794191 d'une distance prédéterminée, les éléments en spirale 40 et 50 étant décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle de 180 . Avec cette structure, une pluralité d'espaces fermés 11 sont définis, qui constituent des chambres de compression entre les éléments en spirale 40 et 50 comme illustré sur la figure 2. Parmi ces espaces fermés 11, un espace interne à un petit volume et un espace externe à un grand volume. En conséquence, un fluide gazeux tel qu'un gaz réfrigérant aspiré dans les espaces fermés à travers un orifice d'aspiration (non représenté) est transféré radialement à l'intérieur de manière à être progressivement comprimé en un fluide comprimé. Le fluide comprimé est conduit vers un passage de gaz ou orifice d'évacuation 6 réalisé à travers une plaque de base 501 corps de volute fixe 5. L'orifice d'évacuation 6 comporte une première extrémité adjacente à l'espace interne des espaces fermés 11 et une deuxième extrémité adjacente à la chambre d'évacuation 8. Comme le montrent les figures 3 et 4 ainsi que la figure 2, l'orifice d'évacuation 6 est raccordé à la chambre d'évacuation 8 par l'intermédiaire d'un mécanisme de valve d'évacuation 7 assemblé dans la plaque de base 501. La chambre d'évacuation 8 est maintenue à une haute pression. Comme on le verra par la suite, le mécanisme de valve d'évacuation 7 est normalement fermé lorsque la chambre d'évacuation 8 est à une haute pression. Lorsque le fluide comprimé atteint l'orifice d'évacuation 6, le mécanisme de valve d'évacuation 7 est ouvert pour une pression accrue dans l'orifice d'évacuation 6, de sorte que le fluide comprimé est évacué dans la chambre d'évacuation 8. Tous les composants décrits ci-dessus sont enfermés dans un boîtier 9 et un carter avant 100 pour être protégés La série d'opérations décrite ci- dessus est exécutée lorsque le fluide est comprimé par le compresseur à volute. Avec référence aux figures 5A et 5B, le mécanisme de valve d'évacuation 7 comprend un élément de siège de valve 71 ajusté à force à l'intérieur de la première extrémité de l'orifice d'évacuation 6 et fixé dans celui- ci de manière à définir une chambre de valve 61 dans l'orifice d'évacuation 6, un corps de valve 72 monté mobile dans la chambre d'évacuation 61 et une butée de valve 73 formée en une piece avec la plaque de base 501 du côté de la deuxième extrémité de l'orifice 6 2794191 d'évacuation. Le corps de valve 72 a une forme sphérique avec un diamètre prédéterminé et une courbure prédéterminée. Ledit diamètre est plus petit que le diamètre de la chambre de valve 61. L'élément de siège de valve 71 possède une surface sphérique 711 de forme annulaire et une portion d'ouverture 712 à l'intérieur de la surface sphérique 711. La surface sphérique 711 est destinée à servir de siège de valve et a la même courbure que le corps de valve. La portion d'ouverture 712 a un diamètre plus petit que le diamètre du corps de valve. Lorsqu'il repose sur l'élément de siège 71, comme représenté sur la figure 5B, le corps de valve 72 est en contact étroit avec la surface sphérique 711 et ferme ainsi la portion d'ouverture 712. Lorsqu'il est séparé de l'élément de siège 71, comme représenté sur la figure 5A, le corps de valve 72 ouvre la portion d'ouverture 712 et permet ainsi au fluide gazeux de s'écouler à travers l'orifice d'évacuation 6. La butée de valve 73 comporte une surface sphérique 731 de forme annulaire sur laquelle le corps de valve 72 vient s'appliquer. La surface sphérique 731 a une courbure différente de celle du corps de valve, à savoir plus petite que la courbure du corps de valve. La butée de valve 73 comporte en outre deux trous ou fentes 732 réalisés dans la butée, à la périphérie de la surface sphérique 731 et une ouverture 733 réalisée dans la butée, intérieurement par rapport à la surface sphérique 731, l'ouverture 733 ayant un diamètre plus petit que le diamètre du corps de valve. Plus précisément, la paroi interne de la deuxième extrémité du passage de gaz 6 est reliée à l'ouverture 733 qui a un diamètre plus petit que le diamètre du corps de valve et a une surface courbe dont la courbure est plus petite que la courbure du corps de valve. En outre, sur une partie extérieure par rapport à celle o le corps de valve 72 vient en contact avec le bord circonférentiel de l'ouverture 733, les trous de gaz 732 sont raccordés à la portion de paroi interne du côté de la chambre d'évacuation 8, de manière à permettre ainsi l'écoulement vers l'extérieur du fluide gazeux. L'élément de siège de valve 71 comporte ladite ouverture 712 dont le diamètre est plus petit que le diamètre du corps de valve et comporte également la surface sphérique d'arrêt d'écoulement 711 qui est raccordée à l'ouverture 712 et sur laquelle le corps de valve 72 vient en contact. En outre, on donne à l'ouverture 712 7 2794191 un diamètre plus grand que le diamètre de l'ouverture 733. La surface sphérique de la paroi interne de l'élément de siège de valve 71 a une courbure égale à celle du corps de valve. Brièvement, en référence à la figure 4, chacun des trous ou fentes de gaz 732 est en forme de bande arquée. Toutefois, la forme des trous de gaz 732 n'est pas limitée à cette configuration, mais d'autres formes désirées peuvent être réalisées, à condition de satisfaire à l'exigence selon laquelle les trous de gaz 732 sont raccordés à la paroi interne de la chambre d'évacuation 8 est permettent au fluide gazeux de s'écouler hors de la surface circonférentielle du corps de valve 72. De plus, le nombre des trous de gaz 732 n'est pas limité à celui du mode de réalisation décrit ci-dessus. Sur la figure 5A qui montre l'état de fonctionnement de compression du compresseur dans lequel la pression dans la chambre d'évacuation 8 est inférieure à la pression dans la chambre de compression 11, l'espace fermé ou chambre de compression 11 qui est le plus intérieur a une pression supérieure à celle dans la chambre d'évacuation 8. Dans cet état, le corps de valve 72 est déplacé vers la chambre d'évacuation 8 par la pression élevée de la chambre de compression 11 jusqu'à venir en contact avec la surface périphérique 731 de la butée de valve 73. Une partie du corps de valve 72 s'ajuste alors à la portion d'ouverture 733 de manière à comporter une partie qui fait saillie vers la chambre d'évacuation 8. Ainsi, le fluide gazeux s'écoule de la chambre de compression 11 vers la chambre d'évacuation 8 à travers l'ouverture 712 de l'élément de siège de valve 71, à travers une aire externe du corps de valve 72 et à travers les trous de gaz 732. La pression d'écoulement du fluide gazeux dans les trous de gaz 732 sert à renforcer ou à solliciter le corps de valve 72 pour venir en contact avec la surface périphérique 731 de la portion de butée 73. Sur la figure 5B qui montre un autre état du fonctionnement de compression de compresseur dans le cas o la pression dans la chambre d'évacuation 8 est supérieure à la pression dans la chambre de compression 11, le corps de valve 72 est déplacé vers la chambre de compression 11 par la pression élevée de la chambre d'évacuation 8 jusqu'à venir en contact avec la surface sphérique 711 de l'élément de siège de valve 71. Le mouvement du corps de valve 72 est alors arrêté et le gaz réfrigérant est empêché de passer de la chambre d'évacuation 8 à 8 2794191 la chambre d'évacuation 11, car l'ouverture 712 est fermée par le corps de valve 72 qui est en contact contre l'élément de siège de valve 71. Avec cette structure, il est facile de former le passage de gaz et de prévoir la surface sphérique 711. De plus, le passage de gaz peut être fermé d'une manière stable par le corps de valve 72 avec un nombre de pièces et d'éléments relativement réduit, ce qui permet d'obtenir des améliorations du point de vue de la durabilité et de l'aspect fonctionnel. En conséquence, le positionnement précis de la valve d'évacuation lors de son montage ne pose aucun problème. Il n'y a pas non plus de problème de rupture ou de craquelure de valve dû à la pulsation d'évacuation ou du choc irrégulier de la valve. On obtient ainsi un fonctionnement stable avec une bonne durabilité et un fonctionnement fiable du mécanisme de valve d'évacuation. Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation de celle-ci, l'homme de l'art saura mettre cette invention en pratique de diverses autres manières. Par exemple, la paroi interne de la portion de butée peut avoir une courbure plus petite que celle du corps de valve. De plus, bien que la description ait été faite à propos d'un compresseur du type à volute, l'invention peut s'appliquer à des compresseurs du type à piston, bien connus dans l'art. 9 2794191 REVENDICATIONS 1. Compresseur caractérisé en ce qu'il comprend: un passage de gaz (6) possédant une première et une deuxième portions d'extrémité opposées et destiné à. conduire un fluide gazeux de ladite première portion d'extrémité à. ladite deuxième portion d'extrémité; un élément de siège de valve (71) ajusté à force dans ladite première portion d'extrémité de manière à. définir une chambre de valve (61) dans ledit passage de gaz (6); un corps de valve (72) monté mobile dans ladite chambre de valve (61) pour empêcher le reflux dudit fluide gazeux, seulement lorsque ledit corps de valve (72) repose sur ledit élément de siège de valve (71); et une butée de valve (73) formée à. ladite deuxième extrémité pour empêcher un déplacement dudit corps de valve (72) sans fermer ledit passage de gaz (6). 2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps de valve (72) à une forme sphérique de diamètre prédéterminé et de courbure prédéterminée. 3. Compresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite butée de valve (73) comporte une surface sphérique en forme d'anneau (731) pour coopérer avec ledit corps de valve (72), ladite surface sphérique ayant une courbure différente de ladite courbure prédéterminée. 4. Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la courbure de la surface sphérique (731) est réalisée plus petite que ladite courbure prédéterminée. 5. Compresseur selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que ladite butée de valve (73) comporte en outre une pluralité de trous de gaz (732) réalisés à l'extérieur de ladite surface sphérique. 6. Compresseur selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que ladite butée de valve (73) comporte en outre une ouverture (733) réalisée à l'intérieur de ladite surface sphérique, ladite ouverture ayant un diamètre plus petit que ledit diamètre prédéterminé. 7. Compresseur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit élément de siège de valve (71) a une surface sphérique en forme d'anneau (711) et une ouverture (712) à l'intérieur de ladite 2794191 surface sphérique, ladite ouverture ayant un diamètre plus petit que ledit diamètre prédéterminé, ledit corps de valve (72) étant en contact étroit avec ladite surface sphérique pour fermer ladite ouverture (712) lorsque ledit corps de valve (72) repose sur ledit élément de siège de valve (71). 8. Compresseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite surface sphérique (711) a une courbure sensiblement égale à ladite courbure prédéterminée. 9. Compresseur selon la revendication 1, comprenant en outre: un élément de plaque (501) dans lequel est défini ledit passage de gaz (6); une chambre de compression (11) placée d'un côté dudit élément de plaque et raccordée à ladite première portion d'extrémité du passage de gaz (6) pour délivrer ledit fluide gazeux audit passage de gaz; et une chambre d'évacuation (8) placée sur le côté opposé dudit élément de plaque et raccordée à ladite deuxième portion d'extrémité du passage de gaz (6) pour recevoir ledit fluide gazeux depuis ledit passage de gaz.