Brevet FR3012182A1 — publié le 20150424

Compresseur alternatif à clapet amélioré et procédé d'assemblage du compresseur L'invention concerne un compresseur alternatif destiné à compresser un fluide, notamment un fluide frigorigène. L'invention concerne aussi un procédé d'assemblage du compresseur. Ce type de compresseur comprend un cylindre et un piston se déplaçant dans le cylindre pour compresser le fluide. Dans les compresseurs de fluides alternatifs connus, une plaque à clapets est prévue de façon à permettre l'admission du fluide vers un système de compression proprement dit, c'est-à-dire dans un volume variable ménagé entre le piston et le cylindre. La plaque à clapets est également prévue de façon à permettre l'aspiration et le refoulement du fluide comprimé, ceci à travers des orifices de la plaque, orifices fermés respectivement par des clapets d'aspiration et de refoulement. Les clapets sont généralement fixés à la plaque à clapets. Le clapet d'aspiration est fixé sur une des faces de la plaque à clapets, face située du coté du cylindre et le clapet de refoulement est fixé sur l'autre face de la plaque à clapets généralement par des moyens distincts. Les clapets sont par exemple formés de lames en acier à ressort venant ouvrir ou fermer les orifices de la plaque à clapets selon les phases d'un cycle de fonctionnement du système de compression. Le cycle de fonctionnement enchaîne habituellement des phases d'aspiration, de compression et de refoulement. Dans les solutions connues, on utilise des vis, des rivets ou d'autres éléments s'assemblage pour maintenir les clapets sur la plaque à clapets. Les compresseurs connus comprennent souvent une butée permettant de limiter la course du clapet de refoulement. Cette butée est généralement fixée avec le clapet de refoulement sur la plaque à clapets. Les éléments d'assemblage présentent plusieurs inconvénients comme par exemple : - des déformations liées aux éléments d'assemblage qui génèrent des contraintes mécaniques, notamment dans la plaque à clapet, - des risques de fuite lorsque les éléments d'assemblage traversent la plaque à clapets, - un procédé de d'assemblage long et risqué du fait de la nécessité de maitriser l'assemblage de ces éléments ; dans le cas d'un assemblage vissé il est nécessaire de maitriser le couple de serrage de la vis et dans un assemblage par rivet il est nécessaire de maitriser les paramètres de rivetage. L'invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus 10 haut en proposant un compresseur dans lequel l'assemblage du clapet de refoulement est fortement simplifié. A cet effet, l'invention a pour objet un compresseur alternatif comprenant : - un cylindre, 15 - un piston se déplaçant dans le cylindre pour compresser un fluide, - une plaque à clapets comprenant une première et une seconde faces parallèles entre elles, la plaque à clapets fermant par sa première face une chambre de compression variable ménagée entre le piston et le cylindre, 20 - une culasse disposée sur la seconde face de la plaque à clapets, la culasse comprenant une chambre de refoulement destinée à recevoir le fluide comprimé, - un clapet de refoulement, la plaque à clapets comprenant un orifice de refoulement traversant la plaque 25 à clapets et mettant en communication la chambre de compression et la chambre de refoulement, le clapet de refoulement permettant d'ouvrir et de fermer l'orifice de refoulement, l'ouverture du clapet de refoulement se faisant lorsque la pression du fluide dans la chambre de compression est supérieure à la pression du fluide dans la chambre de refoulement, 30 le compresseur étant caractérisé en ce que la plaque à clapets comprend un logement borgne possédant un fond plat parallèle aux faces de la plaque à clapets et s'ouvrant sur la seconde face, l'orifice de refoulement étant réalisé entre le fond du logement et la première face, en ce que le clapet de refoulement est formé d'une lame disposée dans le 35 logement et occupant sensiblement le fond du logement, et en ce que le compresseur comprend en outre un ressort s'appuyant entre le clapet de refoulement et la culasse. Dans un mode de réalisation avantageux, le logement et le ressort comprennent des formes complémentaires configurées de façon à maintenir le ressort en appui contre le clapet de refoulement et pour maintenir le clapet de refoulement en appui contre la plaque à clapets en l'absence de la culasse. L'invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un 10 compresseur réalisé selon le mode de réalisation avantageux, caractérisé en ce qu'il consiste à enchainer dans l'ordre les opérations suivante : - poser le clapet de refoulement sur le fond du logement, - poser le ressort sur le clapet de refoulement, - exercer une pression sur le ressort entre ses deux extrémités de manière 15 à engager les formes complémentaires, - relâcher la pression exercée sur le ressort. En mettant en oeuvre l'invention, on supprime tout élément d'assemblage du clapet refoulement sur la plaque à clapets. Pour 20 l'assemblage, du clapet, on utilise uniquement le ressort qui peut avantageusement remplir la fonction de butée du clapet de refoulement. La suppression de tout élément d'assemblage permet d'éviter tout risque de fuite et toute déformation de la plaque à clapets. 25 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : la figure 1 représente en coupe partielle un compresseur alternatif selon l'invention ; 30 la figure 2 représente une plaque à clapets du compresseur de la figure 1 ; la figure 3 représente en vue éclatée la plaque à clapet, ses clapets et une culasse du compresseur. Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes 35 repères dans les différentes figures. La figure 1 représente partiellement un compresseur alternatif 10 destiné à comprimer un fluide. Le compresseur 10 comprend un cylindre 11, un piston 12, une culasse 13 et une plaque à clapets 14. Le piston 12 se 5 déplace dans le cylindre 11 suivant un mouvement alternatif de translation selon un axe 15. Ce mouvement peut être obtenu à partir d'un moteur rotatif. La transformation de mouvement de la rotation du moteur vers la translation du piston 12 peut être réalisée par un système bielle manivelle non représenté sur la figure 1. La plaque à clapets 14 coiffe le cylindre 11 pour 10 former une chambre de compression 16 avec le piston 12. La chambre de compression 16 possède un volume variable. Sur la figure 1, le piston 12 est représenté à son point mort haut et le volume de la chambre de compression 16 est quasiment nul. La culasse 13 surplombe la plaque à clapets 14. Il est possible de mettre en oeuvre l'invention dans un 15 compresseur possédant plusieurs couples de piston et de cylindre. La culasse 13 comprend une chambre d'admission, non visible sur la figure 1 et dans laquelle circule le fluide avant compression ainsi qu'une chambre de refoulement 17 dans laquelle circule le fluide compressé. La plaque à clapets 14 comprend des orifices permettant de faire communiquer 20 les chambres avec la chambre de compression. Un orifice d'aspiration faisant communiquer la chambre d'admission avec la chambre de compression n'apparait pas dans le plan de coupe de la figure 1. Deux orifices de refoulement 18 apparaissent sur la figure 1 et font communiquer la chambre de refoulement 17 avec la chambre de compressionl6. Les deux 25 orifices 18 ne sont donnés qu'à titre d'exemple. L'invention peut être mise en oeuvre avec un seul orifice ou avec plus de deux. La plaque à clapet 14 est plane et possède deux faces principales parallèles 19 et 20. La face 19 est en contact avec le cylindre 11 et la face 20 est en contact avec la culasse 13. Des joints d'étanchéité peuvent être 30 placés d'une part entre la culasse 13 et la plaque à clapets 14 et d'autre part entre la plaque à clapets 14 et le cylindre 11. La plaque à clapets 14 porte sur sa face 19 un clapet d'aspiration 21, visible sur la figure 3 et permettant d'obturer temporairement l'orifice d'aspiration et sur sa face 20 un clapet de refoulement 22 permettant d'obturer temporairement l'orifice de refoulement 35 18. Plus précisément, l'ouverture et la fermeture des clapets 21 et 22 se fait en fonction des différences de pression entre les chambres. Ces différences de pression sont fonction de la position du piston 12 dans le cylindre 11. Les clapets 21 et 22 s'étendent, en position fermée à plat sur leur face respective de la plaque à clapets 14. Selon l'invention, la plaque à clapets 14 comprend un logement borgne 25 possédant un fond plat 26 parallèle aux faces 19 et 20 et s'ouvrant sur la face 20. Le logement 25 est avantageusement borgne hormis le ou les orifices de refoulement 18 qui sont réalisés entre le fond 26 du logement 25 et la face 19. Le clapet de refoulement 22 est formé d'une lame disposée dans le logement 25 et occupe sensiblement le fond 26 du logement 25. Avantageusement, le clapet de refoulement 22 ne comprend aucun perçage le traversant. Il est formé d'une lame élastique possédant un contour sensiblement rectangulaire. Le compresseur 10 comprend en outre un ressort 28 s'appuyant entre le clapet de refoulement 22 et la culasse 13. Le ressort 28 peut prendre appui sur la culasse 13 et sur le clapet de refoulement 22 au niveau de l'axe 15 ou entre les deux orifices de refoulement 18. Le ressort 28 ne possède alors que deux points d'appui, un sur la culasse 13 et un sur le clapet de refoulement 22. Une forme alternative et avantageuse du ressort 28 est bien visible sur la figure 2 qui représente la plaque à clapet en vue de dessus perpendiculairement à l'axe 15. La figure 3 illustre également cette forme avantageuse. La figure 3 25 représente en vue éclatée la plaque à clapets 14, les clapets 21 et 22, les ressorts 28 associé à chaque clapet de refoulement 22 ainsi que la culasse 13. Dans l'exemple représenté, le compresseur 10 comprend deux clapets de refoulement 22 associés à un même piston 12. Le nombre de 30 clapets de refoulement peut varier sans sortir du cadre de l'invention. Un ressort 28 est associé à chacun des clapets de refoulement 22. Sur la figure 2, les deux ressorts 28 cachent les clapets 22. Les ressorts 28, les clapets 22 et les orifices de refoulement 18 associés sont avantageusement identiques. Par la suite, on ne décrira qu'un seul des ressorts 28. 3012 182 6 Dans la variante représentée, le ressort 28 possède trois points d'appui, deux sur la plaque à clapet 14 et un sur la culasse 13. Plus précisément, le ressort 28 est formé d'une lame bombée s'étendant selon une direction principale 29 entre deux extrémités 31 et 32. Le ressort 28 5 prend appui à ses deux extrémités 31 et 32 sur le clapet de refoulement 22. Le ressort 28 prend appui sur la culasse 13 entre ses deux extrémités 31 et 32 et avantageusement à mi distance entre ses deux extrémités 31 et 32. L'orifice de refoulement ou les orifices de refoulement 18 sont situés entre les deux extrémités 31 et 32 du ressort 28. 10 En fonctionnement, lorsque la pression du fluide dans la chambre de compression 16 est inférieure ou égale à la pression du fluide dans la chambre de refoulement 17, le clapet de refoulement 22 reste en appui contre le fond 26 du logement 25, comme représenté sur la figure 1. Lorsque la pression du fluide dans la chambre de compression 16 devient supérieure 15 à la pression du fluide dans la chambre de refoulement 17, le clapet de refoulement 22 se déforme et se décolle du fond 26 du logement 25 au niveau des orifices 18 tout en restant en appui sur le fond 26 au niveau des extrémités 31 et 32. Le clapet de refoulement 22 peut se déformer au point de venir en contact avec le ressort 28. Au niveau des orifices de refoulement 20 18, le logement, possède une largeur, perpendiculairement à la direction principale 29, supérieure à celle du clapet 22 et du ressort 28 de façon à permettre le passage du fluide compressé des orifices 18 vers la chambre de refoulement 17. Lorsque le compresseur 10 est assemblé, aucun élément ne vient fixer le clapet 22 et le ressort 28 ni à la plaque à clapets 14 ni à la culasse 13. Le clapet 22 et le ressort 28 qui lui est associé sont simplement posé dans le logement 25. La forme du logement 25 suffit à maintenir en place le clapet 22 et son ressort 28. Ce dispositif peut poser un problème lors de l'assemblage du compresseur 10. En effet, le maintien en position du clapet 22 et de son ressort est obtenu par gravité avant l'assemblage de la culasse 13. Cela impose de maintenir la plaque à clapets 14 de façon à ce que sa face 20 soit disposée vers le haut. Il est possible d'améliorer encore l'assemblage en permettant 35 d'autres manipulations de la plaque à clapets 14 durant l'assemblage du compresseur 10. L'objectif est d'obtenir un maintien du clapet 22 et de son ressort 28 comme obtenu avec les réalisations de l'art antérieur mais sans moyen de fixation de type rivet ou vis. A cet effet, le logement 25 et le ressort 28 comprennent des 5 formes complémentaires configurées de façon à maintenir le ressort 28 en appui contre le clapet 22 et pour maintenir le clapet 22 en appui contre la plaque à clapets 14 en l'absence de la culasse 13. Les formes complémentaires permettent par exemple de maintenir le clapet 22 et son ressort 28 par adhérence dans le logement. A cet effet, le ressort 28 10 comprend des ergots 33 destinés à prendre appui contre des faces latérales 34 du logement 25. Les ergots 33 s'étendant perpendiculairement à la direction principale 29 et les faces latérales 34 sont perpendiculaires à la direction principale 29 et perpendiculaires au fond 26 du logement 25. Lors du montage de la plaque à clapets 14 avant la mise en place 15 de la culasse 13, l'assemblage du compresseur 10 consiste à enchainer dans l'ordre les opérations suivantes : - poser le clapet de refoulement 22 sur le fond 26 du logement 25, - poser le ressort 28 sur le clapet de refoulement 22, - exercer une pression sur le ressort 28 entre ses deux extrémités 31 et 32 20 de manière à engager les formes complémentaires 33 et 34, - relâcher la pression exercée sur le ressort 28. La pression exercée sur le ressort 28 aplatit le ressort 28 et tend à écarter les ergots 33 dans la direction 29. Les ergots 33 peuvent alors glisser 25 le long des faces latérales 34. Le fait de relâcher la pression tend à rapprocher les ergots 33 et à les mettre en appui contre les faces latérales 34. La tension du ressort 28 permet à un ergot 33 d'exercer un effort F sur la face latérale 34 en regard. L'effort F combiné avec un coefficient de frottement de l'ergot 33 par rapport à la face latérale 34 permet le maintien 30 du ressort 28 dans le logement 25. Après montage du clapet 22 et de son ressort 28, on assemble la culasse 13 sur la face 20 de la plaque à clapet 14. Après mise en place de la culasse 13, il est possible de conserver les ergots 33 du ressort 28 en appui contre les faces latérales 34 de la plaque à clapet 14. Alternativement le 35 montage de la culasse 13 peut libérer l'effort F. Ceci est réalisé au moyen d'un appui de la culasse 13 sur le ressort 28 entre ses deux extrémités 31 et 32 perpendiculairement à la face 20. La culasse 13 exerce sur le ressort 28 une pression semblable à la pression exercée par un opérateur lors du montage du ressort 28 sur la plaque à clapets 14. A cet effet, la culasse 13 comprend une zone d'appui 36 sur le ressort 28. La culasse peut comprendre une surface plane destinée à venir au contact de la face 20 de la plaque à clapets 14, éventuellement en interposant un joint d'étanchéité 37 entre la culasse 13 et la plaque à clapetsl4. La zone d'appui 36 est située sur cette surface plane. En l'absence de culasse 13, lorsque le ressort 28 et le clapet 22 sont assemblés sur la plaque à clapet 14, une zone centrale 38 du ressort 28, située à mi distance de ses deux extrémités 31 et 32, déborde de la face 20. Au montage de la culasse 13, la zone d'appui 36 vient appuyer sur le ressort 28 en sa zone centrale 38 pour ramener le ressort 28 complètement à l'intérieur du logement 26 sans déborder de la face 20, ce qui permet de libérer l'appui des ergots 33 contre les faces latérales 34. En d'autres termes, les formes complémentaires 33 et 34 sont configurées de façon à relâcher le maintien lorsque la culasse 13 appuie sur le ressort 28, maintien du ressort 28 en appui contre le clapet 22 et maintien du clapet 22 en appui contre la plaque à clapets 14 obtenus en l'absence de culasse 13. Ainsi les seuls efforts s'exerçant sur le ressort 28 sont parallèles à l'axe 15. Ceci permet de mieux maitriser l'appui du ressort 28 contre le clapet 22. Cela permet également de garantir une position précise du ressort 28 dans sa fonction de butée dans le déplacement du clapet 22 lors de son ouverture sous l'effet de la pression du fluide dans la chambre de compression 16. REVENDICATIONS1. Compresseur alternatif comprenant : - un cylindre (11), - un piston (12) se déplaçant dans le cylindre (11) pour compresser un fluide, - une plaque à clapets (14) comprenant une première et une seconde faces (19, 20) parallèles entre elles, la plaque à clapets (14) fermant par sa première face (19) une chambre de compression (16) variable ménagée entre le piston (12) et le cylindre (11), - une culasse (13) disposée sur la seconde face (20) de la plaque à clapets (14), la culasse (13) comprenant une chambre de refoulement (17) destinée à recevoir le fluide comprimé, - un clapet de refoulement (22), la plaque à clapets (14) comprenant un orifice de refoulement (18) traversant la plaque à clapets (14) et mettant en communication la chambre de compression (16) et la chambre de refoulement (17), le clapet de refoulement (22) permettant d'ouvrir et de fermer l'orifice de refoulement (18), l'ouverture du clapet de refoulement (22) se faisant lorsque la pression du fluide dans la chambre de compression (16) est supérieure à la pression du fluide dans la chambre de refoulement (17), le compresseur (10) étant caractérisé en ce que la plaque à clapets (14) comprend un logement (25) possédant un fond plat (26) parallèle aux faces (19, 20) de la plaque à clapets (14) et s'ouvrant sur la seconde face (20), l'orifice de refoulement (18) étant réalisé entre le fond (26) du logement (25) et la première face (19), en ce que le clapet de refoulement (22) est formé d'une lame disposée dans le logement (25) et occupant sensiblement le fond (26) du logement (25), et en ce que le compresseur (10) comprend en outre un ressort (28) s'appuyant entre le clapet de refoulement (22) et la culasse (13). 2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet de refoulement (22) ne comprend aucun perçage le traversant. 3. Compresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort (28) est formé d'une lame bombée s'étendant selon une direction principale (29) entre deux extrémités (31, 32), en ce que le ressort (28) prend appui à ces deux extrémités (31, 32) sur le clapet de refoulement (22) et en ce que le ressort (28) prend appui sur la culasse (13) entre ses deux extrémités (31, 32). 4. Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'orifice de refoulement (18) est situé entre les deux extrémités (31, 32) du ressort (28). 5. Compresseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logement (25) est borgne hormis l'orifice de refoulement (18). 6. Compresseur selon l'une des revendications précédentes, 15 caractérisé en ce que le logement (25) et le ressort (28) comprennent des formes complémentaires (33, 34) configurées de façon à maintenir le ressort (28) en appui contre le clapet de refoulement (22) et à maintenir le clapet de refoulement (22) en appui contre la plaque à clapets (14) en l'absence de la culasse (13). 20 7. Compresseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les formes complémentaires comprennent, pour le ressort (28) des ergots (33) et pour le logement (25) des faces latérales (34), les formes complémentaires étant définies de façon à permettre le maintien du clapet de refoulement (22) et du ressort (28) par adhérence dans le logement (25) en l'absence de la culasse (13). 8. Compresseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les ergots (33) s'étendent perpendiculairement à la direction principale (29) 30 et en ce que les faces latérales (34) sont perpendiculaires à la direction principale (29) et perpendiculaires au fond (26) du logement (25). 9. Compresseur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la culasse (13) comprend une zone d'appui (36) sur le 35 ressort (28) et en ce que les formes complémentaires (33, 34) sont 3012 182 11 configurées de façon à relâcher le maintien lorsque la culasse (13) appuie sur le ressort (28). 10. Procédé d'assemblage d'un compresseur selon l'une des 5 revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à enchainer dans l'ordre les opérations suivante : - poser le clapet de refoulement (22) sur le fond (26) du logement (25), - poser le ressort (28) sur le clapet de refoulement (22), - exercer une pression sur le ressort (28) entre ses deux extrémités 10 (31, 32) de manière à engager les formes complémentaires (33, 34), - relâcher la pression exercée sur le ressort (28).