Brevet FR2811734A1 — publié le 20020118

L'invention part d'un dispositif de robinetterie pour la régulation de la modification de la course de compresseurs à disque en nutation et à disque incliné à course variable, dans lequel, dans le cas des compresseurs à course modifiable de ce type, on régule la pression dans l'espace moteur. Dans le cas des compresseurs connus, on y crée une liaison de la zone sous haute pression à la zone sous pression de l'espace moteur et une liaison de la zone sous pression de l'espace moteur à la zone d'aspiration, ces liaisons pouvant être influencées par des étranglements ou des dispositifs de robinetterie. Le but de l'invention est de créer un dispositif de robinetterie amélioré dans le cas des compresseurs à disque à course modifiable. On atteint ce but grâce à un dispositif de robinetterie pour la régulation de la modification de la course à disque à course réglable, comme des compresseurs à disque en nutation ou des compresseurs à disque incliné à course variable, dans lequel pour modifier la course on régule la pression dans l'espace moteur, dans lequel une première liaison de la zone sous haute pression à la zone sous pression de l'espace moteur et éventuellement une seconde liaison de la zone sous pression de l'espace moteur à la zone sous pression d'aspiration peuvent être influencées, dans lequel la première liaison peut être influencée par un premier élément de robinetterie et la deuxième liaison, par un second élément de robinetterie, le premier élément de robinetterie et/ou le second élément de robinetterie étant essentiellement exempts de fuite à l'état fermé. On préfère un dispositif de robinetterie qui contient deux éléments de robinetterie et peut présenter trois positions de commutation, une première position de commutation reliant la zone sous haute pression avec la zone sous pression de l'espace moteur et verrouillant la zone sous pression de l'espace moteur par rapport à la zone sous pression d'aspiration, une seconde position de commutation verrouillant la zone sous haute pression par rapport à la zone sous pression de l'espace moteur et reliant la zone sous pression de l'espace moteur à la zone sous pression d'aspiration et une troisième position de commu- tation séparant aussi bien la zone sous haute pression d'avec la zone sous pres- sion de l'espace moteur que la zone sous pression de l'espace moteur d'avec la zone sous pression d'aspiration. Un dispositif de robinetterie conforme à l'invention y provoque une perte de débit la plus faible possible pour la régu- lation du compresseur. Dans le cas d'un dispositif de robinetterie préféré, les éléments de robinetterie sont des éléments de robinetterie à siège et peuvent être manoeuvrés par un mécanisme de manoeuvre, comme un élément réglant. On préfère par ailleurs un dispositif de robinetterie dans lequel en outre comme mécanisme de sécurité peut être prévue une fuite ciblée de la zone sous haute pression vers la zone sous pression de l'espace moteur pour, en cas de défaillance des circuits de commande, garantir un état d'exploitation sûr par pivotement du compresseur en retour ainsi qu'un retour d'huile en provenance de la zone sous haute pression. On préfère également un dispositif de robinetterie dans lequel le méca- nisme de manoeuvre peut prendre trois positions de commutation stables, une position à droite, une position à gauche et une position médiane. On propose en outre un dispositif de robinetterie dans lequel deux des positions de com- 1 5 mutation, en particulier la position de commutation de droite et la position de commutation de gauche, peuvent s'obtenir au moyen d'une force réversible, télécommandée, tandis que la position de commutation médiane s'obtient au moyen de forces de rappel, comme des forces élastiques. Selon l'invention, un dispositif de robinetterie contient un mécanisme de manoeuvre avec un électro- aimant. Dans le cas d'un dispositif de robinetterie préféré, I'électroaimant est constitué d'une armature à aimant permanent et d'une bobine qui peut être parcourue par un courant continu dont les pôles peuvent s'inverser au besoin. On propose également un dispositif de robinetterie dans lequel le méca- nisme de manoeuvre peut être représenté par des éléments mécaniques, comme par exemple des soufflets et/ou des étranglements et des ressorts et/ou d'autres éléments électriques, hydrauliques ou pneumatiques. Selon l'invention, dans le cas d'un dispositif de ventilation, le mécanisme de manoeuvre peut manoeuvrer périodiquement. Dans le cas d'un autre dispo- sitif de robinetterie avantageux, un circuit de régulation pour la manoeuvre du mécanisme de manoeuvre utilise pour le circuit de régulation une mesure de pression en tant que l'un de, éventuellement, plusieurs signaux d'entrée. On préfère en outre un dispositif de robinetterie dans lequel l'électro- aimant peut présenter une bobine unique ou une bobine double. Selon l'inven- tion également dans le cas d'un dispositif de robinetterie, le mécanisme de manoeuvre a un temps de commutation de se faire à la cadence de ce temps de commutation même en exploitation per- manente. En outre l'invention propose un dispositif de robinetterie dans lequel le dispositif de robinetterie permet un pivotement rapide, en aller et retour, du disque en cas de coups de bélier et d'interventions sur la régulation. On préfère également un refroidissement du dispositif de robinetterie par le fluide réfrigérant provenant du canal d'aspiration, par guidage approprié du fluide réfrigérant à travers le dispositif de robinetterie, par montage du disposi- tif de robinetterie soit sur le carter dans la zone du canal d'aspiration soit dans le carter, de façon qu'il soit entouré, sur une portion importante, par du fluide réfrigérant provenant du côté aspiration. On décrit l'invention à l'aide des Figures qui suivent sur des exemples de réalisation préférés. - La Figure 1 représente le dispositif de robinetterie dans une première position de commutation A. - La Figure 2 représente le même dispositif de robinetterie dans une seconde position de commutation B. - La Figure 3 représente le dispositif de robinetterie dans une troisième position de commutation C, qui correspond à la position médiane du dispositif de robinetterie. Sur la Figure 1, le dispositif de robinetterie, en position de commutation A, autorise l'arrivée du fluide réfrigérant sous haute pression dans l'espace moteur. Dans la zone 1 du corps du compresseur une liaison 2 conduit du côté 3 du compresseur sous haute pression à l'espace moteur. De même dans la moitié droite de la Figure 1, une liaison 5 conduit de l'espace moteur 4 au côté 6 sous pression d'aspiration. Dans un évidemment 7 orienté trans- versalement par rapport à la liaison 2 est disposé, avec liberté de déplacement, un élément de robinetterie sous forme d'un piston 8 qui est poussé par un ressort 9 contre une armature d'aimant permanent 14. Du côté droit de la Figure I sont disposés, dans un espace 10 disposé transversalement par rap- port à la liaison 5, un élément de robinetterie sous forme d'un second piston 1 1 et un ressort 12, le piston 1 1 étant, dans cette position, poussé à venir avec son arête avant dans un siège de robinet 1 7 et donc à obturer herméti- quement la conduite 5. L'armature 14 de l'élément permanent se trouve dans un autre évidement 13 disposé à l'intérieur d'une bobine 15. Dans cette représentation, la bobine 15 est parcourue par un courant continu qui crée un champ magnétique de façon que l'aimant permanent passe dans la position d'extrémité de gauche représentée ici et soit donc poussé à venir avec un collet 18 contre une butée 19. Ceci conduit au fait que l'aimant permanent 14 maintient le piston 8 dans une position d'ouverture à l'encontre du ressort 9 de facçon que le fluide du compresseur puisse s'écouler dans l'espace moteur par la liaison 2 allant du côté sous haute pression 3 à l'espace moteur 4 en passant par une fente annulaire 21, ce qui conduit à une élévation de la pression dans l'espace moteur et donc à un pivotement, en retour, du disque dans le sens d'une plus petite course du compresseur. La caractéristique de cette ouverture peut également, plutôt que par la rainure annulaire 21 représentée ici, être formée à volonté autrement. Ce qui est important avant tout pour ce dispositif de robinetterie conforme à l'invention, c'est qu'une ouverture modifiable de façon appropriée puisse être réalisée pour le flux du fluide sous pression et qu'à l'état fermé ceux des éléments de robinetterie qui sont fermés opèrent une étanchéité hermétique, sans fuite. L'évidement 13 dans laquelle se déplace l'armature à aimant permanent, est fermé, vers la droite, par une seconde butée 20 qui correspond à la surface du collet 18. Du côté droit de l'armature 14 de l'aimant permanent on peut voir une fente 16 entre la surface de droite de l'armature de l'aimant permanent et le piston 1 1 fermé, de sorte que le ressort 12 peut pousser le piston 1 I dans le siège 1 7 en donnant une étanchéité sûre. La Figure 2 représente le même dispositif de robinetterie dans une seconde position de commutation B, dans laquelle l'écoulement de fluide réfri- gérant de l'espace moteur au côté aspiration est autorisé. Sur cette représen- tation, les mêmes pièces sont à nouveau désignées par les mêmes repères. Dans cette position de commutation, la bobine de l'aimant 1 5 est parcourue par un courant continu à pôles inversés par rapport à la Figure 1, ce qui conduit au fait que l'armature de l'aimant permanent 14 se déplace maintenant en sens opposé et que le collet 18 est poussé contre la butée 20. L'armature de l'aimant permanent intervient maintenant sur le piston 11 à l'encontre de la force du ressort 12 et le flux du fluide sous pression peut s'écouler de l'espace moteur 4 vers le côté aspiration 6, ce qui conduit au fait que la pression s'abaisse dans l'espace moteur et que le disque du compresseur pivote dans l'autre sens. Dans cette position, la liaison 2 du côté sous haute pression 3 vers l'espace moteur 4 est hermétiquement obturée par le fait que le piston 8 est sur son siège 23. Entre le piston et l'armature de l'aimant permanent se trouve une fente 24 et la force du ressort 9 pousse le piston 8 sur son siège 23. La Figure 3 représente le dispositif de robinetterie conforme à l'invention dans une troisième position C dans laquelle la bobine n'est pas parcourue par le courant. L'armature de l'aimant permanent 1 4 y est maintenue dans une position médiane par les deux ressorts 9 et 12 par l'intermédiaire des pistons 8 et l 1. Il est important qu'entre l'armature de l'aimant permanent et les pis- tons 1 1 et 8 il y ait un jeu suffisant (ce qui n'est pas représenté sur le dessin) pour que les deux pistons 8 et 1 1 puissent assurer une étanchéité hermétique sur leur siège respectif 23 et 17 et que ce dispositif de robinetterie soit donc absolument sans fuite, ce qui est nécessaire pour une régulation de l'angle de pivotement du disque avec une faible perte de débit. Dans le cas d'une modification nécessaire de l'angle de pivotement du disque, le courant est généré de facçon appropriée, par l'intermédiaire d'un circuit de régulation, par la bobine 15. On peut y envisager en outre comme mécanisme de sécurité pour le dispositif de robinetterie de régulation un étranglement constant 24, représenté ici sur la Figure 3 à gauche sous forme d'un étroit canal dans la partie 1 du corps, qui, même en cas de défaillance du dispositif de robinetterie de régulation ou du circuit de régulation associé, permet un certain flux du fluide réfrigérant du côté sous haute pression 3 vers l'espace moteur 4 et donc un pivotement, en retour, du disque pivotant pour venir dans la position minimale, ainsi qu'un retour continu de l'huile depuis la zone sous haute pression. Mais on pourrait également envisager un mécanisme de sécurité de ce type sous forme d'une petite section étranglée supplémen- taire usinée dans les caractéristiques géométriques du siège ou du piston 8, ce qui conduit au fait que ce piston ne peut plus alors assurer une étanchéité hermétique. On peut envisager une réalisation de ce mécanisme de sécurité sous forme de cannelures, de rainures ou autres sections d'écoulement. On peut imaginer en outre que la commande des deux pistons 8 et 11 assurant une étanchéité hermétique puisse se faire au moyen d'un mécanisme réglant, télécommandé, réalisé autrement de façon quelconque et dont la structure correspond à la fonction, décrite ici, de l'armature à aimant perma- nent et de la bobine à courant continu. On peut y imaginer toutes formes de mécanismes de force travaillant en télécommande comme des soufflets, des mécanismes hydrauliques ou pneumatiques, qui, par l'intermédiaire d'étrangle- ments et de ressorts, exercent des forces appropriées sur les pistons ou des éléments électriques d'autre type, comme par exemple également des électro- aimants à deux bobines. Par rapport aux stratégies de régulation actuellement connues, un but essentiel de l'invention est de donner une perte de débit la plus faible possible pour la régulation d'un compresseur de ce type, ce qui est en particulier réalisé par l'obturation hermétique des trois zones de pression mentionnées. En outre cette forme de réalisation de l'invention économise de i 5 coûteuses constructions de garnitures d'étanchéité telles qu'elles sont connues dans le cas des dispositifs de robinetterie connus avec des soufflets et des électro- vannes dans l'état de la technique. Un autre avantage de l'invention est de ne nécessiter éventuellement aucun perçage d'étranglement distinct, perçages qui, par exemple avec des diamètres de 0,2 mm, sont sensibles à la saleté. Grâce à des sections de robinetterie pouvant se commander très rapidement, dans le cas de ce dispo- sitif de robinetterie est également possible un rapide pivotement en aller et retour du compresseur en cas de coups de bélier, pour obtenir une faible intervention sur le débit et pour modifier le débit de masse. Grâce à une manoeuvre périodique des positions extrêmes de commutation, La pression de l'espace moteur peut, avec un régulateur approprié, être régulée de façon que cette régulation puisse donner des positions stables du disque pivotant. Grâce à la conception des éléments de robinetterie sous forme de sièges, on peut prévoir une amélioration du rendement de 610 % par rapport aux robinets à tiroir qui présentent une fuite de gaz correspondante. Les temps de commu- tation d'un dispositif de ventilation de ce type valent de préférence 20 ms ou moins et peuvent au choix être utilisés en exploitation à modulation de largeur d'impulsion. REVENDICATIONS 1. Dispositif de robinetterie pour la régulation de la modification de la course de compresseurs à disque à course réglable, comme des compresseurs à disque en nutation ou des compresseurs à disque incliné à course variable, dans lequel pour modifier la course du disque on régule la pression dans l'espace moteur, dans lequel une première liaison de la zone sous haute pression à la zone sous pression de l'espace moteur et éventuellement une seconde liaison de la zone sous pression de l'espace moteur à la zone sous pression d'aspiration peuvent être influencées, caractérisé par le fait que la première liaison peut être influencée par un premier élément de robinetterie (8) et la deuxième liaison, par un second élément de robinetterie (11), le premier élément de robinetterie (8) et/ou le second élément de robinetterie (11) étant essentiel- lement exempts de fuite à l'état fermé. 2. Dispositif de robinetterie, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de robinetterie contient deux éléments de robinetterie et peut présenter trois positions de commutation, une première position de commutation reliant la zone sous haute pression (3) avec la zone (4) sous pression de l'espace moteur et verrouillant la zone (4) sous pression de l'espace moteur par rapport à la zone sous pression d'aspiration, une seconde position de commutation verrouillant la zone sous haute pression (3) par rapport à la zone (4) sous pression de l'espace moteur et reliant la zone (4) sous pression de l'espace moteur à la zone sous pression d'aspiration et une troisième position de commutation séparant aussi bien la zone sous haute pression (3) d'avec la zone (4) sous pression de l'espace moteur que la zone (4) sous pression de l'espace moteur d'avec la zone sous pression d'aspiration. 3. Dispositif de robinetterie, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les éléments de robinetterie (8, 1 1) sont des élé-ments de robinetterie à siège et peuvent être manoeuvrés par un mécanisme de manoeuvre comme un élément réglant. 4. Dispositif de robinetterie, selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'en outre, comme mécanisme de sécurité (24) peut être prévue une fuite ciblée de la zone sous haute pression vers la zone sous pression de l'espace moteur pour, en cas de défaillance des circuits de commande, garantir un état d'exploitation sûr par pivotement du compresseur en retour ainsi qu'un retour d'huile en provenance de la zone sous haute pression. 5. Dispositif de robinetterie, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que pour la régulation du compresseur il y a une perte de débit la plus faible possible. 6. Dispositif de robinetterie, selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le mécanisme de manoeuvre peut prendre trois positions de commutation stables, une position à droite, une position à gauche et une position médiane. 7. Dispositif de robinetterie, selon la revendication 3, caractérisé par le fait que deux des positions de commutation, en particulier la position de commutation de droite et la position de commutation de gauche, peuvent s'obtenir au moyen d'une force réversible, télécommandée, tandis que la position de commutation médiane s'obtient au moyen de forces de rappel, comme des forces élastiques. 8. Dispositif de robinetterie, selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le dispositif de manoeuvre contient un électroaimant. 9. Dispositif de robinetterie, selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'électroaimant contient une armature à aimant permanent (14) et une bobine (15) qui peut être parcourue par un courant continu dont les pôles peuvent s'inverser au besoin. 10. Dispositif de robinetterie, selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le mécanisme de manoeuvre peut être représenté par des éléments mécaniques, comme par exemple des soufflets et/ou des étranglements et des ressorts et/ou d'autres éléments électriques, hydrauliques ou pneumatiques. 1 1. Dispositif de robinetterie, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le mécanisme de manoeuvre peut manoeuvrer périodiquement. 12. Dispositif de robinetterie, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un circuit de régulation pour la manoeuvre du mécanisme de manoeuvre utilise pour le circuit de régulation une mesure de pression en tant que l'un de, éventuellement, plusieurs signaux d'entrée. 13. Dispositif de robinetterie, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'électroaimant peut présenter une bobine unique ou une bobine double. 14. Dispositif de robinetterie, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le mécanisme de manoeuvre a un temps de commutation de ce temps de commutation, même en exploitation permanente. 1 5. Dispositif de robinetterie, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif de robinetterie permet un pivotement rapide, en aller et retour, du disque en cas de coups de bélier et d'interventions sur la régulation. 16. Dispositif de robinetterie, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif de robinetterie est refroidi de façon valable par un fluide réfrigérant c6té aspiration, pour protéger les bobines et les aimants qui y sont contenus.