Brevet FR2805314A1 — publié le 20010824

La présente invention a pour objet un compresseur à spirale equipé d'un déflecteur en regard de l'orifice d'aspiration ménagé dans enveloppe. Un compresseur à spirale comprend une enveloppe hermétique a l'intérieur de laquelle est ménagée une chambre d'aspiration munie d'un orifice d'entrée pour le gaz et une chambre de refoulement ou chambre de pression. Les chambres d'aspiration et de refoulement sont séparées par paroi de séparation. Une pompe destinée à assurer la montée en pression du gaz d'aspiration est constituée par deux volutes : une volute fixe solidaire de la paroi de séparation et une volute mobile entraînée par l'arbre d'un moteur électrique monté dans la chambre d'aspiration, cette volute mobile étant excentrée par rapport à l'arbre pour décrire mouvement orbital et délimiter avec la volute fixe des poches de volumes variables et de plus en plus faible au cours de la rotation de l'arbre. Le est donc comprimé dans ces poches avant de s'échapper en direction de la chambre de refoulement. - Il est connu, notamment par les documents US 5 114 322 et US 5 055 010 d'équiper un compresseur à spirale d'un déflecteur disposé à l'intérieur de la chambre d'aspiration, en regard de l'orifice d'entrée des gaz dans celle-ci. Un tel déflecteur vise à répartir plus de gaz à l'intérieur de la chambre d'aspiration, vers les deux entrées de l'étage de compression, en assurant une bonne performance énergétique au compresseur en permettant le passage direct d'une partie des gaz vers l'étage de compression tout en assurant le refroidissement du moteur grâce à la partie des gaz qui est détournée vers le bas. Le document US 3 270 952 concerne un compresseur équipé déflecteur en regard de l'orifice d'aspiration ménagé dans son enveloppe. Ce déflecteur est fixé sur l'enveloppe le long de l'un de ses bords disposés suivant une génératrice de l'enveloppe. En pratique, le jet fluide entrant vient percuter le déflecteur et le fluide se répartit entre les trois côtés ouverts : haut, bas et un côté vertical. Toutefois, en fonctionnement occasionnel de l'installation frigorifique, lors de cycles de dégivrage ou lors d'inversions de cycles chauds/froids, correspondant à une utilisation en pompe à chaleur, il peut se produire une admission dans la chambre de compression non pas de gaz, mais de liquide. Il s'agit de ce qui est appelé un "coup de liquide dynamique ". Dans ce cas, une quantité importante de liquide peut être aspirée et directement dirigée vers l'étage de compression du compresseur. Lorsque le volume des poches se réduit, en raison du mouvement orbital de la volute mobile, il se produit une tentative de compression du liquide qui entraîne une casse des parties tournantes, si rien n'est prévu pour y remédier. II est connu d'intégrer au dispositif tournant un système mecanique qui permet un mouvement d'écartement axial et radial des roues lorsque du liquide est aspiré. On évite ainsi de détruire le compresseur Toutefois, si ce système donne, en théorie, satisfaction, il peut arriver la croix de Oldhamn qui est la pièce qui permet le mouvement relatif orbital roues casse par fatigue. Si le délai de destruction est plus long dans le cas précédent, ce second dispositif souffre d'un manque de fiabilité puisque le compresseur peut subir une casse. Le but de l'invention est de fournir un compresseur à spirale equipé d'un déflecteur, qui permette de préserver le dispositif de compression vis-à-vis d'une casse résultant de l'aspiration éventuelle de liquide, sans être obligé de recourir à un système mécanique permettant un mouvement d'écartement des roues en présence de liquide. A cet effet, dans le compresseur qu'elle concerne, le déflecteur présente une paroi disposée à l'intérieur de l'enveloppe, à distance de celle- en regard de l'orifice d'aspiration des gaz, qui est reliée à la face intérieure de l'enveloppe par au moins deux retours haut et bas, et qui s'etend sensiblement circonférentiellement à l'enveloppe sur une partie de la périphérie de celle-ci, délimitant ainsi un couloir allongé dans lequel les sont guidés circonférentiellement entre l'orifice ménagé dans l'enveloppe et la chambre d'aspiration. Avantageusement, la paroi du déflecteur est en outre reliée à face intérieure de l'enveloppe par un retour d'extrémité. Ce déflecteur empêche le liquide éventuel d'arriver à l'étage compression en mettant en ceuvre deux effets physiques. Le déflecteur allongé force les gaz aspirés ou le liquide éventuel à entamer un mouvement de rotation le long de l'enveloppe basse pression du compresseur, ce qui correspond à un effet de centrifugation, accompagné d'un effet de frein diphasique vis-à-vis du liquide entrant. En conséquence, si du liquide arrive à l'orifice d'aspiration, il est centrifugé et doit parcourir un chemin long avant d'atteindre les roues de l'étage de compression. Le liquide a donc le temps d'être vaporisé par échange thermique avec les parois et, s'il l'est pas, la perte d'énergie cinétique liée au rallongement du parcours fait que la gravité devient prépondérante et que le fluide retombe en fin de parcours vers le fond de la machine. Le second phénomène physique est celui des pertes de charge liquide. Le déflecteur crée une perte de charge qui est négligeable en fonctionnement standard, c'est-à-dire lors de l'aspiration de gaz, mais qui devient prépondérante en écoulement liquide. Lorsque le fluide frigorigène est aspiré à l'état liquide, il est toujours proche de sa courbe saturation. II a donc tendance à se vaporiser dès qu'il rencontre une perte de charge, c'est-à-dire est soumis à une dépression suffisamment sensible. Le déflecteur selon l'invention assure une perte de charge ajustee permettant de vaporiser le liquide. Au cours de cette vaporisation il se produit un bouchon de vapeur qui génère une action de frein vis-à-vis du liquide entrant. Dès lors le liquide ne peut plus atteindre Jes roues de l'étage compression. La section de passage délimitée par le déflecteur ainsi que la longueur de celui-ci doivent être définis, en fonction des caractéristiques générales du compresseur pour permettre, en cas d'aspiration du liquide, la formation d'un bouchon gazeux assurant une action de frein et permettant la vaporisation du liquide entrant. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité de la paroi comportant un retour d'extrémité vertical est située à proximité de l'orifice d'aspiration ménagé dans l'enveloppe. Selon une première forme d'exécution de ce compresseur, la paroi du déflecteur est courbe et parallèle à l'enveloppe. Selon une autre forme d'exécution de ce compresseur, la paroi du déflecteur est sensiblement plane. Afin d'augmenter la perte de charge et de favoriser la formation d'un bouchon gazeux, la paroi du deflecteur comporte un bossage tourné vers l'enveloppe diminuant localement la section de passage des gaz dans le couloir délimité par le déflecteur. De préférence dans ce , le bossage est orienté parallèlement à l'axe du compresseur. Suivant une possibilité, l'axe du déflecteur forme un angle avec l'horizontale, c'est-à-dire un plan perpendiculaire à l'axe du compresseur. Cet angle peut être par exemple de 20 , et l'axe du déflexteur peut être orienté pour que la sortie se trouve plus haut ou plus bas que l'orifice d'aspiration. Cet agencement évite que le gaz circule le long d'une ligne située dans plan perpendiculaire à l'axe du compresseur et puisse ainsi être dirigé pour éviter par exemple que le gaz ne soit projeté dans bain d'huile situé a la base du corps, si l'orifice d'aspiration est ménagé en partie basse du compresseur. Conformément à une autre caractéristique, le retour bas présente au moins un orifice destiné au retour de l'huile dans le carter délimité par l'enveloppe du compresseur. Le gaz admis par l'orifice d'aspiration étant chargé en huile, ces orifices garantissent le retour de l'huile dans l'enceinte du compresseur en évitant que celle-ci ne stagne dans le couloir délimité par le déflecteur. Avantageusement, la longueur de la paroi du déflecteur, considérée dans une direction sensiblement circonférentielle est au moins égale au double du diamètre de l'orifice d'aspiration. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution d'un déflecteur susceptible d'équiper un compresseur à spirale. Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un compresseur à spirale équipé de ce dispositif. Figure 2 en est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de figure 1. Figure 3 est une vue en perspective du déflecteur équipant le compresseur figures 1 et 2. Figures 4 et 5 sont deux vues en coupe par un plan horizontal de deux autres déflecteurs. Le compresseur représenté à la figure 1 comprend 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 chambre de pression 5 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 moteur électrique dont le stator 8 et le rotor 9 sont schématisés au dessin. Le rotor 9 est associé à un arbre 10 traversant un corps 11 du compresseur et guidé en rotation dans un palier inférieur 12 et au moins un palier supérieur. La pompe destinée à assurer la montée en pression du gaz d'aspiration est constituée par deux volutes, une volute fixe 14 solidaire de paroi de séparation 7 et une volute mobile 15 entraînée par l'arbre moteur 10 et excentrée par rapport à cet arbre pour décrire un mouvement orbital et délimiter avec la volute fixe, au cours de la rotation de l'arbre, des poches de volume variable et de plus en plus faible, dans lesquelles le gaz est comprimé avant de s'échapper par un orifice 16 en direction la chambre de refoulement 5. Un système de clapet, désigné par la référence générale 17, est monté sur la sortie 16, afin de permettre le passage du gaz vers la chambre de pression 5 et d'éviter le passage de gaz de cette même chambre 5 vers la chambre d'aspiration 3 à l'arrêt du compresseur. La chambre d'aspiration 3 est équipée en regard de l'orifice d'aspiration 4 d'un déflecteur 18. Dans la forme d'exécution représentee à la figure 2, le déflecteur 18 comprend une paroi 19 disposée à l'intérieur de l'enveloppe et à distance de celle-ci, cette paroi étant courbe et parallèle à l'enveloppe 2. Cette paroi est limitée à l'une de ses extrémités un retour vertical 20 ainsi que sur toute sa longueur par deux retours 22 et 23 haut et bas respectivement. Le retour vertical d'extrémité 20 est situé à proximité de l'orifice d'aspiration 4. L'autre extrémité de la paroi 1 est libre, de telle sorte que le déflecteur 18 délimite un couloir dans lequel les gaz sont guidés circonférentiellement entre l'orifice 4 ménagé dans l'enveloppe et la chambre d'aspiration proprement dite. La section la longueur de ce couloir sont déterminées en fonction des caractéristiques du compresseur pour créer des pertes de charge suffisantes pour permettre la vaporisation d'un éventuel liquide aspiré par l'orifice 4, suivant les deux phénomènes physiques énoncés précédemment. La figure 4 représente, vu en coupe, un déflecteur 8a comportant une paroi 19a qui n'est pas courbe, mais plane, et comporte, à proximité de l'extrémité ouverte du déflecteur un bossage 24 tourné vers l'enveloppe 2, et orienté parallèlement à l'axe du compresseur. Ce bossage 24 réduit la section de passage des gaz et crée un phénomène de dépression favorisant la vaporisation du liquide. La figure 5 représente une autre forme d'exécution d'un déflecteur 18b dans lequel la paroi 19b est plane. II peut être noté que, lorsque la paroi est plane, la section de passage des gaz diminue entre la partie centrale du déflecteur et l'extrémité de sortie de celui-ci, ce qui favorise l'évaporation du liquide. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte grande amélioration à la technique existante en fournissant un compresseur à spirale équipé d'un déflecteur permettant d'éviter la présence dispositif de protection de l'étage de compression vis-à-vis d'une destruction due à l'aspiration de liquide. En effet, le déflecteur, de par sa structure et bien que celle-ci soit simple, assure la vaporisation ou la centrifugation du liquide qui aurait pu être aspiré par l'orifice d'aspiration. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce déflecteur décrites à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment déflecteur pourrait être réalisé en plusieurs parties, ou encore que l'orifice d'aspiration disposé en regard du déflecteur pourrait être ménagé en partie basse l'enveloppe, c'est-à-dire en-dessous du moteur, sans sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Compresseur à spirale équipé d'un déflecteur en regard de l'orifice d'aspiration ménagé dans son enveloppe, et débouchant dans la chambre d'aspiration du compresseur, caractérisé en ce que le déflecteur 8) présente une paroi (19) disposée à l'intérieur de l'enveloppe (2), à distance de celle-ci, en regard de l'orifice (4) d'aspiration des gaz, qui est reliée à la face intérieure de l'enveloppe par au moins deux retours haut et (22, 23), et qui s'étend sensiblement circonférentiellement à l'enveloppe (2) sur une partie de la périphérie de celle-ci, délimitant ainsi un couloir allongé dans lequel les gaz sont guidés circonférentiellement entre l'orifice (4) ménagé dans l'enveloppe (2) et la chambre d'aspiration (3). 2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi (19) du déflecteur est en outre reliée à la face intérieure de l'enveloppe par un retour d'extrémité (20). 3. Compresseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité de la paroi (19) comportant un retour d'extrémité (20) vertical est située à proximité de l'orifice d'aspiration (4) ménagé dans l'enveloppe (2). 4. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi (19) du déflecteur est courbe et parallèle à l'enveloppe (2). 5. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi (19a, 19b) du déflecteur (18a, 18b) est sensiblement plane. 6. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi (19a) du déflecteur (18a) comporte un bossage (24) tourné vers l'enveloppe (2) diminuant localement la section de passage des gaz dans le couloir délimité par le déflecteur. 7. Compresseur selon la revendication 6, caractérisé ce que le bossage (24) est orienté parallèlement à l'axe du compresseur. 8. Compresseur selon l'une des revendications à 7, caractérisé en ce que l'axe du déflecteur forme un angle avec l'horizontale, c'est-à-dire un plan perpendiculaire à l'axe du compresseur. 9. Compresseur selon l'une des revendications à 8, caractérisé en ce que le retour bas (23) présente au moins orifice destiné au retour de l'huile dans le carter délimité l'enveloppe (2) du compresseur. 10. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en que la longueur de la paroi (19) du deflecteur, considérée dans une direction sensiblement circonférentielle est au moins égale au double du diametre de l'orifice d'aspiration (4),