Brevet FR2853699A1 — publié le 20041015

L'invention concerne les compresseurs à gaz utilisés dans les machines frigorifiqLues et plus particulièrement dans les climatiseurs de véhicules automobiles. Ces compresseurs servent à condenser, par compression, un fluide à bas point d'ébullition, après en avoir provoqué l'évaporation, et ainsi à produire les frigories recherchées. Pour ces machines, le fluide utilisé était couramment un fréon comprimé à 10 bars environ, mais les fréons sont maintenant interdits à cause de l'action destructrice du chlore, qu'ils libèrent en haute atmosphère, sur la couche 10 d'ozone. On lui préfère maintenant le gaz carbonique (CO2) que l'on comprime à une forte pression de 80 à 90 bars. Les compresseurs sont du type rotatif et comportent une chambre de compression étanche située entre les parties fixes et tournantes du compresseur et dans laquelle le CO2 est liquéfié. Pour assurer l'étanchéité entre ces parties fixes et tournantes, on utilise une 20 garniture d'étanchéité dynamique de faible diamètre, qui doit être lubrifiée par le fluide lui-même chargé d'huile, de façon à en obtenir une lubrification permanente et renouvelée. Ces garnitures d'étanchéité traditionnelles ne conviennent pas pour des 25 pressions différentielles, entre la chambre de compression et l'extérieur, trop élevées, dépassant 60 bars. Or, lorsqu'on utilise un fluide tel que le gaz carbonique, ces pressions différentielles atteignent 40 à 60 bars en fonctionnement et 60 a 90 bars à 30 l'arrêt. Dans cette gammne de dimensions, il n'existe pas de garnitures dynamiques capables de tenir à de telles compressions. C'est pour pallier cette incapacité que la demanderesse propose son invention. 35 A cet effet, l'invention concerne donc un compresseur rotatif à gaz exigeant une forte compression et comportant une partie fixe, une partie tournante, une garniture d'étanchéité dynamique, une chambre de lubrification pour lubrifier la garniture d'étanchéité dynamique, une chambre de compression pour condenser le gaz et des moyens d'isolation en pression des chambres de lubrification et de compression. En isolant les deux chambres en pression, on peut protéger la garniture d'étanchéité dynamique, qui est située dans la chambre de lubrification, d'un excès de différentiel de pression au niveau de sa surface de contact sur la partie tournante. De préférence, les moyens d'isolation en pression sont agencés pour n'isoler les deux chambres qu'à l'arrêt du compresseur, ce qui permet, à la manière d'un clapet, le renouvellement du fluide lubrifiant dans la chambre de lubrification lors du fonctionnement du compresseur et la protection de la garniture d'étanchéité dynamique lorsque le différentiel de pression est le plus élevé. Avantageusement, les moyens d'isolation en pression comportent au moins un joint à lèvre disposé entre la partie fixe du compresseur et sa partie tournante. De préférence, le joint à lèvre est calibré pour assurer l'isolement en pression si la pression dans la chambre de compression est sensiblement plus grande que la pression dans la chambre de lubrification. Avantageusement toujours, ]a garniture d'étanchéité dynamique 25 comprenant une rondelle de frottement solidaire de la partie fixe du compresseur et une contre-bague solidaire de sa partie tournante et sur laquelle firotte la rondelle, le joint à lèvre est solidaire de la partie fixe du compresseur et isole les deux chambres par frottement sur la contre-bague. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante et du dessin l'accompagnant représentant en coupe axiale un compresseur rotatif selon l'invention. Le compresseur rotatif 1 à gaz comporte un bâti constitué d'un assemblage 3 de pièces mécaniques non entièrement détaillé, désigné ici par partie fixe 2 du compresseur, à l'intérieur de laquelle s'étend un axe 1l1 autour duquel tourne un arbre 3' sur lequel sont ici fixés une contre- bague annulaire 10 et d'autres éléments non représentés ou non référencés, mniais bien connus de l'homme du métier, pour comprimer le gaz dans une chambre de 40 compression 6, jusqu'à obtention du fluide réfrigérant, l'ensemble constituant la partie tournante 3. On notera qu'il est prévu, entre les deux parties fixe 2 et 3, des roulements 14 plongés dans la chambre de compression 6. La partie fixe 2 supporte, de façon classique et connue, une rondelle annulaire de frottement 9 en frottement par une couronne annulaire transversale 15 sur une face transversale 12 de la contre-bague 10 pour former une garniture d'étanchéité dynamique 4 baignant dans le fluide injecté dans une chambre de lubrification 5, alimenté au travers d'un puits 10 ménagé dans la partie fixe 2. Ordinairement, la rondelle de frottement 9, en carbone, et la contrebague 10, en carbure de silicium assure l'étanchéité de la chambre de compression 6 comprise entre les parties fixe 2 et tournante 3. Le gaz, 15 comprimé dans cette chambre jusqu'à liquéfaction, étant chargé de lubrifiant, lubrifie la garniture d'étanchéité dynamique 4. Ici, la partie fixe 2 supporte en plus un joint 7 à lèvre 8 frottant sur la paroi latérale cylindrique 13 de la contre-bague 10 de sorte que, quand la lèvre 8 20 du joint 7 est plaquée sur la contre-bague, la garniture 4 se trouve isolée de la chambre de compression 6. Le joint 7 est ici en une résine fluorocarbonée PTFE ou autre matériau classique analogue. La lèvre dujoint est orientée et calibrée pour se plaquer 25 sur la contre-bague avant que la pression du fluide dans la chambre 6 n'atteigne un niveau tel que la garniture dynamique n'est plus étanche, c'està-dire pour une pression limite déterminée par les caractéristiques de la garniture 4. Une fois isolée, la garniture reste baignée dans le fluide de la chambre de lubrification 5, à une pression acceptable. 30 Ainsi, lors du fonctionnement, le gaz est injecté dans la chambre de compression 6 en même temps que le lubrifiant, pour former le fluide réfiigérant. La pression du fluide dans cette chambre 6 est alors inférieure ou égale à la pression du fluide résiduel situé dans la chambre de lubrification 5, c'est-à-dire de 40 à 60 bars, ce qui entraîne le décollement de la lèvre 8 du joint 7 de la contre-bague et le renouvellement du fluide dans la chambre de lubrification 5. Lorsque le compresseur est arrêté, la pression du fluide dans la chambre de 40 compression 6 monte à près de 90 bars et devient sensiblement plus grande que la pression dans la chambre de lubrification 5, ce qui provoque dès la pression limite le plaquage de la lèvre 8 du joint 7 sur la paroi 13 de la contre-bague 10, et l'isolement en pression de la chambre de lubrification 5 et de la chambre de compression 6. Es Le différentiel de pression au niveau de la garniture 4 reste ainsi en deçà de la limite acceptable pour une bonne étanchéité de la garniture d'étanchéité dynamique. REVENDICATIONS 1.- Compresseur (1) rotatif à gaz exigeant une forte compression et comportant une partie fixe (2), une partie tournante (3), une garniture 5 d'étanchéité dynamique (4), une chambre de lubrification (5) pour lubrifier la garniture d'étanchéité dynamique (4), une chambre de compression (6) pour condenser le gaz et des moyens (7) d'isolation en pression des chambres de lubrification (5) et de compression (6). 2.- Compresseur selon la revendication 1, dans lequel les moyens (7) d'isolation en pression sont agencés pour n'isoler les deux chambres (5, 6) qu'à l'arrêt du compresseur. 3.- Compresseur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les moyens (7) d'isolation en pression comportent au moins un joint à lèvre (8) disposé entre la partie fixe (2) du compresseur et sa partie tournante (3). 4.- Compresseur selon la revendication 3, dans lequel le joint (7) à lèvre (8) est calibré pour assurer l'isolement en pression si la pression dans la 20 chambre de compression (6) est sensiblement plus grande que la pression dans la chambre de lubrification (5). 5.- Compresseur selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel la garniture d'étanchéité dynamique (4) comprenant une rondelle de 25 frottement (9) solidaire de la partie fixe (2) du compresseur et une contrebague (10) solidaire de sa partie tournante (3) et sur laquelle frotte la rondelle (9), le joint (7) à lèvre (8) est solidaire de la partie fixe (2) du compresseur et isole les deux chambres (5, 6) par frottement sur la contrebague (10). 3s