Brevet FR3092629A1 — publié le 20200814

Description Titre de l'invention : Compresseur à spirales comportant une plaque de base ayant une base de montage et un rebord cylindrique fixé par un joint en T à double soudure Domaine de l'invention 100011 La présente invention se rapporte à un compresseur à spirales, et en particulier à un compresseur frigorifique à spirales. Arrière-plan de l'invention 100021 Le document US8142175 divulgue un compresseur à spirales comprenant : 100031 - une enceinte hermétique comprenant une coque intermédiaire un capuchon supérieur et une plaque de base, la plaque de base comprenant une base de montage ayant une forme de plaque et comportant une ouverture centrale, et un capuchon central agencé à l'intérieur de l'ouverture centrale, le capuchon central comprenant une partie concave et une partie de rebord cylindrique s'étendant vers le haut et ayant un diamètre extérieur correspondant sensiblement à un diamètre intérieur de la coque intermédiaire, 100041 - une unité de compression configurée pour comprimer le fluide frigorigène, et 100051 - un moteur électrique configuré pour entraîner l'unité de compression par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement. 100061 La base de montage du compresseur à spirales susmentionné est fixée au capuchon central à une position radialement à l'intérieur du diamètre intérieur de la coque intermédiaire, et par l'intermédiaire d'un cordon de soudure annulaire. 100071 Une telle configuration de la plaque de base entraîne des problèmes de vibration et de bruit, particulièrement dans des systèmes à collecteur, où au moins deux compresseurs à spirales sont montés ensemble sur un système à rail commun. En particulier, dans un système à collecteur, les compresseurs à spirales peuvent être soumis à un mouvement de balancement dû à la petite surface de contact entre le capuchon central et la hase de montage. [0008] De plus, la plaque de hase du compresseur à spirales susmentionné est relativement coûteuse à fabriquer en raison de la hase de montage et du capuchon central, qui doivent être fabriqués par emboutissage profond et estampage, et qui doivent être orientés et soudés ensemble avec de faibles tolérances pour assurer une étanchéité correcte avec la coque intermédiaire. En outre, l'emboutissage profond de la partie de capuchon centrale de la plaque de hase entraîne des variations d'épaisseur, qui doivent être soigneusement régulées pour satisfaire les normes relatives aux équipements haute pression. 2 Résumé de l'invention [0009] Un objet de la présente invention consiste à fournir un compresseur à spirales amélioré qui peut surmonter les inconvénients rencontrés dans les compresseurs à spirales classiques. [0010] Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un compresseur à spirales qui réduit sensiblement les problèmes de vibration et de bruit, et qui est moins coûteux à fabriquer. [0011] Selon l'invention, un tel compresseur à spirales comprend une enceinte hermétique, une unité de compression configurée pour comprimer un fluide frigorigène, et un moteur électrique configuré pour entraîner l'unité de compression par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement, l'enceinte hermétique comprenant une coque intermédiaire, un capuchon supérieur et une plaque de base, la plaque de base comprenant une hase de montage ayant une forme de plaque et comportant une partie centrale, caractérisé en ce que la plaque de hase comprend en outre un rebord cylindrique entourant la partie centrale et s'étendant vers le haut, le rebord cylindrique étant fixé à la hase de montage par un joint en T à double soudure, le joint en T à double soudure comportant un cordon de soudure interne reliant une surface interne du rebord cylindrique à la hase de montage, et un cordon de soudure externe reliant une surface externe du rebord cylindrique à la hase de montage. [0012] En raison des pièces simples formant la plaque de hase selon la présente invention, c'est-à-dire la hase de montage en forme de plaque et le rebord cylindrique, les coûts de fabrication de la plaque de base peuvent être maintenus faibles, même si deux cordons de soudure sont nécessaires pour relier la hase de montage et le rebord cylindrique. [0013] En outre, la plaque de base selon la présente invention peut être fabriquée avec moins de déformations mécaniques et de travail mécanique que les plaques de hase de l'art antérieur, qui comportent notamment des capuchons centraux en forme de coupelle fabriqués par emboutissage profond et estampage. Ceci entraîne moins de variations d'épaisseur de la plaque de base et donc une meilleure fiabilité de compresseur. [0014] De plus, la plaque de base selon la présente invention permet un montage plus stable du compresseur à spirales grâce au joint en T à double soudure reliant la base de montage et le rebord cylindrique et en particulier grâce à la zone de contact importante entre la base de montage et le rebord cylindrique formée par le cordon de soudure interne et le cordon de soudure externe. Par conséquent, la plaque de base selon la présente invention répond aux exigences des normes relatives aux équipements haute pression, et elle réduit le risque de mouvements de balancement du compresseur à spirales. En même temps, la fréquence propre de l'ensemble du compresseur à spirales 3 équipé de la plaque de hase est décalée à un niveau supérieur, ce qui réduit les problèmes de bruit et de vibration. [0015] Le compresseur à spirales peut également comporter une ou plusieurs des caracté- ristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison. [0016] Selon un mode de réalisation de l'invention, le rebord cylindrique et la coque inter- médiaire sont agencés de manière concentrique. [0017] Selon un mode de réalisation de l'invention, le rebord cylindrique s'étend sen- siblement perpendiculairement à une surface supérieure de la hase de montage. [0018] Selon un mode de réalisation de l'invention, chacun du cordon de soudure interne et du cordon de soudure externe est annulaire. [0019] Selon un mode de réalisation de l'invention, les cordons de soudure interne et externe sont agencés de manière concentrique. [0020] Selon un mode de réalisation de l'invention, le rebord cylindrique est fixée à la coque intermédiaire par soudage. [0021] Selon un mode de réalisation de l'invention, le rebord cylindrique est fixé à la coque intermédiaire par soudage par recouvrement. [0022] Selon un mode de réalisation de une partie d'extrémité inférieure de la coque intermédiaire chevauche et entoure la surface externe du rebord cylindrique. [0023] Selon un mode de réalisation de une partie d'extrémité inférieure de la coque intermédiaire recouvre la surface interne du rebord cylindrique et est entourée par le rebord cylindrique. [0024] Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur à spirales comporte un cordon de soudure de joint à recouvrement annulaire qui fixe la coque intermédiaire au rebord cylindrique. [0025] Selon un mode de réalisation de l'invention, le cordon de soudure de joint à re- couvrement annulaire relie un bord inférieur de la coque intermédiaire au rebord cylindrique et, par exemple, à la surface externe du rebord cylindrique. [0026] Selon un mode de réalisation de l'invention, le cordon de soudure de joint à re- couvrement annulaire relie un bord supérieur du rebord cylindrique à la coque intermédiaire et, par exemple, à la surface externe de la coque intermédiaire. [0027] Selon un mode de réalisation de l'invention, la coque intermédiaire et en particulier la partie d'extrémité inférieure de la coque intermédiaire, a un diamètre extérieur qui correspond sensiblement à un diamètre extérieur du rebord cylindrique, la coque intermédiaire étant fixée au rebord cylindrique par un joint soudé bout à bout, c'est-à-dire par soudage bout à bout. [0028] Selon un mode de réalisation de l'invention, le joint soudé bout à bout comporte un cordon de soudure de joint bout à bout annulaire reliant un bord inférieur de la coque intermédiaire à un bord supérieur du rebord cylindrique. [0029] Selon un mode de réalisation de l'invention, le joint soudé bout à bout comprend une bague de support cylindrique interne agencée à l'intérieur de l'enceinte hermétique et chevauchant une zone de joint bout à bout. [0030] Selon un mode de réalisation de l'invention, la partie centrale de la base de montage a une forme concave pour recevoir un carter d'huile formé au fond du volume de compresseur hermétique et/ou une pompe à huile attachée à l'extrémité inférieure de l'arbre d'entraînement. [0031] Selon un mode de réalisation de l'invention, la plaque de base est configur6e pour être montée sur deux rails de montage s'étendant sensiblement parallèlement l'un à l'autre. [0032] Selon un mode de réalisation de l'invention, la base de montage, et par exemple la partie centrale de la base de montage, est dotée de deux creux configurés pour coopérer avec et pour recevoir au moins partiellement les deux rails de montage. Grâce à une telle configuration de la base de montage, la hauteur totale du compresseur à spirales peut être réduite. [0033] Selon un mode de réalisation de l'invention, la distance entre les deux creux correspond sensiblement à la distance entre les rails de montage. [0034] Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque creux a une forme qui est au moins partiellement complémentaire de la forme externe du rail de montage respectif [0035] Selon un mode de réalisation de l'invention, la hase de montage comprend en outre des trous de fixation pour recevoir des éléments de fixation, par exemple des boulons ou des vis, pour fixer la base de montage sur les rails de montage. [0036] Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur à spirales comprend en outre au moins un support fixé à une surface interne de la coque intermédiaire, par exemple par soudage, et configuré pour supporter un élément de palier inférieur supportant en rotation l'arbre d'entraînement. [0037] Selon un mode de réalisation de l'invention, une face d'extrémité axiale supérieure du rebord cylindrique vient en butée contre l'au moins un support, et par exemple contre une face d'extrémité axiale inférieure de l'au moins un support. En particulier, la face d'extrémité axiale inférieure de l'au moins un support sert de surface d'arrêt pour l'insertion de la plaque de base dans la coque intermédiaire. Une telle configuration de la plaque de base permet de contrôler la position verticale de la plaque de base dans la coque intermédiaire avant de souder la plaque de base à la coque intermédiaire et facilite ainsi la fabrication du compresseur à spirales. [0038] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'au moins un support est en forme de L. [0039] Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur à spirales comporte une pluralité de supports fixés à la surface interne de la coque intermédiaire Avantageusement, les supports sont agencés angulairement autour de l'arbre d'entraînement. 100401 Selon un mode de réalisation de l'invention, la base de montage a une forme glo- balement rectangulaire, et par exemple une _Conne carrée, et comporte quatre bords externes latéraux et quatre retours pliés vers le bas s'étendant chacun à partir et le long d'un bord respectif des quatre bords externes latéraux. [0041] Selon un mode de réalisation de une première paire desdits quatre retours pliés vers le bas est configurée pour s'étendre sensiblement parallèlement aux deux mils de montage et une deuxième paire desdits quatre retours pliés vers le bas est configure° pour s'étendre de manière transversale aux deux rails de montage. [0042] Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque retour plié vers le bas de la deuxième paire peut uniquement s'étendre le long d'une partie centrale du bord externe latéral respectif. Une telle configuration permet le montage de plusieurs compresseurs à spirales sur un système de mils comprenant les deux rails de montage. [0043] Selon un mode de réalisation de l'invention, la coque intermédiaire peut avoir un diamètre constant sur la totalité de sa longueur, ou peut avoir des sections ayant différents diamètres. [0044] Selon un mode de réalisation de l'invention, la coque intermédiaire est cylindrique et comporte une extrémité supérieure fermée par le capuchon supérieur et une extrémité inférieure fermée par la plaque de hase. [0045] Selon un mode de réalisation de l'invention, le capuchon supérieur est soudé à la coque intermédiaire. [0046] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'unité de compression est agencée à l'intérieur de l'enceinte hermétique. [0047] Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur à spirales comporte un élément de palier inférieur et un élément de palier supérieur configurés pour supporter en rotation l'arbre d'entraînement. [0048] Selon un mode de réalisation de l'invention, le rebord cylindrique s'étend sen- siblement perpendiculairement au plan d'extension de la base de montage. [0049] Selon un mode de réalisation de l'invention, le rebord cylindrique s'étend sen- siblement verticalement. [0050] Ceux-ci et d'autres avantages ressortiront de la lecture de la description qui suit compte tenu des dessins ci-joints représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation d'un compresseur à spirales selon l'invention. Brève description des dessins [0051] La description détaillée qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention est mieux comprise lorsqu'elle est lue conjointement avec les dessins annexés, étant, toutefois, entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation spécifiques divulgués. 6 100521 Ifie.11 est une vue en coupe longitudinale d'un compresseur à spirales selon un premier mode de réalisation de l'invention. [0053] [fig.2] est une vue en coupe longitudinale partielle du compresseur à spirales de la figure 1. [0054] [fig.3] est une vue en perspective d'une plaque de hase du compresseur à spirales de la figure 1. [0055] [fig.4] est une vue de dessus de la plaque de hase de la figure 3. [0056] [fig.5] est une vue en perspective de la plaque de hase de la figure 3 montée sur deux mils de montage. [0057] [fig.6] est une vue en coupe longitudinale partielle d'un compresseur à spirales selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. [0058] [fig.7] est une vue en coupe longitudinale partielle d'un compresseur à spirales selon un troisième mode de réalisation de l'invention. [0059] [fig.8] est une vue en coupe longitudinale partielle d'un compresseur à spirales selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention [0060[ La figure 1 montre un compresseur à spirales 2 comprenant une enceinte hermétique 3 comprenant une coque intermédiaire 4, un capuchon supérieur 5 et une plaque de hase 6. Comme le montre la figure 1, la coque intermédiaire 4 est cylindrique et comporte une extrémité supérieure fermée par le capuchon supérieur 5 et une extrémité inférieure fermée par la plaque de hase 6. Selon le mode de réalisation montré sur les figures, la coque intermédiaire 4 a un diamètre constant sur la totalité de sa longueur, et le capuchon supérieur 5 est soudé à la coque intermédiaire 4. [0061] Lc compresseur à spirales 2 comprend en outre une entrée d'aspiration 7 configurée pour alimenter le compresseur à spirales 2 en fluide frigorigène à comprimer, et une sortie d'évacuation 8 configurée pour évacuer le fluide frigorigène comprimé. Par exemple, l'entrée d'aspiration 7 peut être prévue sur la coque intermédiaire 4 et la sortie d'évacuation 4 peut être prévue sur le capuchon supérieur 5. [0062] Lc compresseur à spirales 2 comprend également un cadre de support 9 agencé à l'intérieur de l'enceinte hermétique 3 et fixé à l'enceinte hermétique 3, et une unité de compression 11 également agencée dans l'enceinte hermétique 3 et disposée au-dessus du cadre de support 9. L'unité de compression 11 est configurée pour comprimer le fluide frigorigène fourni par l'entrée d'aspiration 7, et comporte une volute fixe 12, qui est fixée par rapport à l'enceinte hermétique 3, et une volute orbitante 13 supportée par une surface de palier de butée 14 prévue sur le cadre de support 9 et en contact coulissant avec celle-ci. [0063] En outre, le compresseur à spirales 2 comporte un arbre d'entraînement 15 configuré 7 pour entraîner la volute orbitante 13 en un mouvement orbital, et un moteur électrique 16, qui peut être un moteur électrique à vitesse variable, couplé à l'arbre d'entraînement 15 et configuré pour entraîner en rotation l'arbre d'entraînement 15 autour d'un axe de rotation A. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, le moteur électrique 16 est disposé en dessous du cadre de support 9. [0064] L'arbre d'entraînement 15 comprend, au niveau de sa partie d'extrémité supérieure, une broche excentrique 17, qui est agencée de manière excentrique par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 15, et qui est insérée dans une partie de manchon de raccordement 18 prévue sur la volute orbitante 13 de manière à amener la volute orbitante 13 à être entraînée en un mouvement orbital par rapport à la volute fixe 12 lorsque le moteur électrique 16 est actionné. [0065] Le compresseur à spirales 2 comporte en outre un élément de palier supérieur 19 prévu sur le cadre de support 9 et configuré pour coopérer avec une surface de paroi circonférentielle externe de l'arbre d'entraînement 15, et un élément de palier inférieur 21 configuré pour coopérer avec une surface de paroi circonfércnticlle externe d'une partie d'extrémité inférieure 22 de l'arbre d'entraînement 15. L'élément de palier inférieur 21 et l'élément de palier supérieur 19 sont particulièrement configurés pour supporter en rotation l'arbre d'entraînement 15. [0066] En particulier, le compresseur à spirales 2 comporte une pluralité de supports 23 fixés à une surface interne de la coque intermédiaire 4, par exemple par soudage, et configurés pour supporter l'élément de palier inférieur 21. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, les supports 23 sont agencés angulairement autour de l'arbre d'entraînement 15 et chaque support 23 est en forme de L. [0067] Comme cela est mieux représenté sur les figures 2 à 4, la plaque de base 6 comprend une base de montage 24 ayant une forme de plaque et comportant une partie centrale 25 qui est avantageusement concave pour recevoir un carter d'huile formé au fond du volume de compresseur hermétique et/ou une pompe à huile attachée à l'extrémité inférieure de l'arbre d'entraînement 15. [0068] La base de montage 24 a une forme globalement rectangulaire, et par exemple une forme carrée, et comporte quatre bords externes latéraux 26.1, 26.2 et quatre retour pliés vers le bas 27.1, 27.2 s'étendant chacun à partir et le long d'un bord respectif des quatre bords externes latéraux 26.1, 26.2. [0069] La plaque de base 6 comprend en outre un rebord cylindrique 28 entourant la partie centrale 25 et s'étendant vers le haut de sorte que le rebord cylindrique 28 fasse saillie vers le haut depuis la base de montage 24. En particulier, le rebord cylindrique 28 s'étend verticalement et perpendiculairement à une surface supérieure de la base de montage 24. Avantageusement, le rebord cylindrique 28 et la partie centrale 25 sont agencés de manière concentrique, et le rebord cylindrique 28 et la coque intermédiaire 8 4 sont également agencés de manière concentrique. [0070] Le rebord cylindrique 28 est fixé à la hase de montage 24 par un joint en T à double soudure 29. Le joint en T à double soudure 29 comporte un cordon de soudure interne 29.1 reliant une surface interne 28.1 du rehord cylindrique 28 à la hase de montage 24, et un cordon de soudure externe 29.2 reliant une surface externe 28.2 du rehord cylindrique 28 à la hase de montage 24. Avantageusement, les cordons de soudure interne et externe 29.1, 29.2 sont annulaires et agencés de manière concentrique. En particulier, le diamètre du cordon de soudure interne 29.1 correspond sensiblement au diamètre intérieur du rehord cylindrique 28, et le diamètre du cordon de soudure externe 29.2 correspond sensiblement au diamètre extérieur du rebord cylindrique 28. [0071] Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 5, unc partie d'extrémité inférieure de la coque intermédiaire 4 chevauche la surface interne 28.1 du rehord cylindrique 28 et est entourée par le rehord cylindrique. En d'autres termes, la surface interne 28.1 du rebord cylindrique 28 fait face à la surface externe de la partie d'extrémité inférieure de la coque intermédiaire 4. [0072] Avantageusement, le rebord cylindrique 28 est fixé à la coque intermédiaire 4 par soudage par recouvrement, et le compresseur à spirales 2 comporte un cordon de soudure de joint à recouvrement annulaire 31 fixant la coque intermédiaire 4 au rehord cylindrique 28. En particulier, le cordon de soudure de joint à recouvrement annulaire 31 relie un bord supérieur du rehord cylindrique 28 à la surface externe de la partie d'extrémité inférieure de la coque intermédiaire 4, et le diamètre du cordon de soudure de joint à recouvrement annulaire 31 con-espond sensiblement au diamètre extérieur de la coque intermédiaire 4. [0073] Selon un mode de réalisation de l'invention, la plaque de base 6 peut être configurée pour être montée sur deux rails de montage 32 (voir figure 5) s'étendant sensiblement parallèlement l'un à l'autre. Les deux retours pliés vers le bas 27.1 sont configurés pour s'étendre sensiblement parallèlement aux deux rails de montage 32, et les deux retours pliés vers le bas 27.2 sont configurés pour s'étendre de manière transversale, et particulièrement perpendiculairement, aux deux rails de montage 32. Chaque retour plié vers le bas 27.2 peut, par exemple, s'étendre uniquement le long d'une partie centrale du bord externe latéral respectif 26.2 afin de définir des passages élargis pour les deux rails de montage 32. [0074] La base de montage 24 comprend en outre des trous de fixation 33 configurés pour recevoir des éléments de fixation, par exemple, des boulons ou des vis, pour fixer la base de montage 24 sur les rails de montage 32 ou sur une surface de support plate. [0075] La figure 6 représente un compresseur à spirales selon un deuxième mode de réa- lisation de l'invention qui diffère du premier mode de réalisation essentiellement en ce que la partie d'extrémité inférieure de la coque intermédiaire 4 chevauche et entoure la 9 surface externe 28.2 du rebord cylindrique 28, et en cc que le cordon de soudure de joint à recouvrement annulaire 31 relie le bord inférieur de la coque intermédiaire 4 à la surface externe 28.2 du rebord cylindrique 28. Selon ledit deuxième mode de réalisation, le diamètre du cordon de soudure de joint à recouvrement annulaire 31 correspond sensiblement au diamètre extérieur du rebord cylindrique 28. [0076] Selon ledit deuxième mode de réalisation, une face d'extrémité axiale supérieure du rebord cylindrique 28 peut venir en butée contre une face d'extrémité axiale inférieure de chaque support 23, de sorte que la face d'extrémité axiale inférieure de chaque support 23 serve de surface d'arrêt pour l'insertion de la plaque de base 6 dans la coque intermédiaire 4. Une telle configuration de la plaque de base 6 permet de contrôler la position verticale de la plaque de base 6 dans la coque intermédiaire 4 avant de souder le rebord cylindrique 28 à la coque intermédiaire 4, et facilite ainsi la fabrication du compresseur à spirales 2. [0077] La figure 7 représente un compresseur à spirales selon un troisième mode de réa- lisation de l'invention qui diffère du premier mode de réalisation essentiellement en cc que la partie d'extrémité inférieure de la coque intermédiaire 4 a un diamètre extérieur qui correspond au diamètre extérieur du rebord cylindrique 28, et en ce que la coque intermédiaire 4 est fixée au rebord cylindrique 28 par un joint soudé bout à bout 36, c'est-à-dire par soudage bout à bout. [0078] Le joint soudé bout à bout 36 comporte un cordon de soudure de joint bout à bout annulaire 37 reliant un bord inférieur de la coque intermédiaire 4 à un bord supérieur du bord cylindrique 28. Le diamètre du cordon de soudure de joint bout à bout annulaire 37 correspond sensiblement au diamètre extérieur du rebord cylindrique 28. [0079] La figure 8 représente un compresseur à spirales selon un quatrième mode de réa- lisation de l'invention qui diffère du troisième mode de réalisation essentiellement en ce que le joint soucié bout à bout 36 comprend en outre une bague de support cylindrique interne 38 agencée à l'intérieur de l'enceinte hermétique 3 et recouvrant une zone de joint bout à bout 39. La bague de support cylindrique interne 38 recouvre particulièrement la partie d'extrémité inférieure de la coque intermédiaire 4 et la partie d'extrémité supérieure du rebord cylindrique 28. [0080] Selon un mode de réalisation non représenté sur les dessins, la base de montage 24, et par exemple la partie centrale 25 de la base de montage 24, peut être dotée de deux creux configurés pour coopérer avec et recevoir au moins partiellement deux rails de montage. Avantageusement, la distance entre les deux creux correspond sensiblement à la distance entre les rails de montage, et chaque creux a une forme qui est au moins partiellement complémentaire de la forme externe du rail de montage respectif. Par la présente, la même plaque de base peut être utilisée pour monter un compresseur sur des rails ou sur des surfaces planes. [0081] Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs, mais au contraire elle englobe tous les modes de réalisation de celle-ci. 11