Brevet FR3123954A1 — publié le 20221216

L’agencement de soupape de refoulement (17) comporte une plaque porte-soupape (18) comportant un passage de refoulement (22) ; un boîtier de soupape (24) fixé à la plaque porte-soupape (18) et comportant une partie de fond (25) située en regard de la plaque porte-soupape (18), une paroi latérale (26) s’étendant depuis la partie de fond (25) et vers la plaque porte-soupape (18) et une ouverture de refoulement (28) formée dans la paroi latérale (26) ; un élément de soupape (31) déplaçable entre des positions fermée et ouverte dans lesquelles l’élément de soupape (31) respectivement ferme et ouvre le passage de refoulement (22). Le boîtier de soupape (24) comporte une chambre d’amortissement à gaz configurée pour loger l’élément de soupape (31) dans la position ouverte ; et une ouverture d’échappement (37) formée dans la partie de fond (25) et débouchant dans la chambre d’amortissement à gaz. Figure 3 Un agencement de soupape de refoulement pour un compresseur frigorifique Domaine de l’invention L’invention se rapporte à un agencement de soupape de refoulement pour un compresseur frigorifique, en particulier pour un compresseur frigorifique alternatif. Arrière-plan de l’invention De façon connue, un compresseur frigorifique alternatif comprend : - un bloc-cylindre définissant un cylindre, - une plaque porte-soupape fixée au bloc-cylindre et fermant une extrémité du cylindre, la plaque porte-soupape comportant au moins un passage d’aspiration débouchant dans une chambre de compression, définie par le cylindre et la plaque porte-soupape, et étant configuré pour être relié fluidiquement à une chambre d’aspiration du compresseur frigorifique alternatif, la plaque porte-soupape comportant en outre une ouverture de refoulement qui est reliée fluidiquement à la chambre de compression, - une soupape d’aspiration configurée pour permettre un écoulement de réfrigérant à travers l’au moins un passage d’aspiration uniquement depuis la chambre d’aspiration vers la chambre de compression, - un boîtier de soupape attaché à la plaque porte-soupape sur un côté éloigné du cylindre, - un cône central attaché au boîtier de soupape et situé en regard du cylindre, le cône central définissant, avec l’ouverture de refoulement formée dans la plaque porte-soupape, un passage de refoulement en forme de bague, - un élément de soupape ayant une forme de bague plate et étant agencé à l’intérieur d’un espace interne du boîtier de soupape, l’élément de soupape étant déplaçable entre une position fermée dans laquelle l’élément de soupape ferme le passage de refoulement et une position ouverte dans laquelle l’élément de soupape est éloigné de la plaque porte-soupape et ouvre le passage de refoulement, - un élément de sollicitation configuré pour solliciter l’élément de soupape contre l’élément de soupape, et - un piston reçu dans le cylindre et configuré pour effectuer un mouvement alternatif à l’intérieur du cylindre le long d’une course d’aspiration au cours de laquelle un réfrigérant est aspiré dans la chambre de compression par l’intermédiaire de l’au moins un passage d’aspiration et d’une course de compression au cours de laquelle un réfrigérant est comprimé dans la chambre de compression et ensuite refoulé hors de la chambre de compression à travers le passage de refoulement. En particulier, l’élément de soupape ferme le passage de refoulement tant que la pression de cylindre est inférieure à la somme de la pression dans la chambre de refoulement et de la pression exercée par l’élément de sollicitation sur l’élément de soupape. Lorsque la pression de cylindre dépasse ladite somme, l’élément de soupape s’éloigne de la plaque porte-soupape et ouvre le passage de refoulement. Étant donné que l’élément de soupape et l’élément de sollicitation sont agencés entre la plaque porte-soupape et une surface de butée du boîtier de soupape et que l’élément de soupape s’ouvre à grande vitesse, le sous-ensemble, formé par l’élément de soupape et l’élément de sollicitation, vient en butée contre la surface de butée à chaque ouverture de l’élément de soupape. Une telle butée au cours du mouvement d’ouverture de l’élément de soupape crée du bruit à chaque cycle de piston. En outre, l’agencement de soupape de refoulement, formé par la plaque porte-soupape, le boîtier de soupape, le cône central, l’élément de soupape et l’élément de sollicitation, est compliqué à assembler et coûteux à fabriquer. Un objet de la présente invention est de proposer un compresseur frigorifique amélioré qui peut surmonter les inconvénients rencontrés dans les compresseurs frigorifiques classiques. Un autre objet de la présente invention est de proposer un agencement de soupape de refoulement, pour un compresseur frigorifique, qui crée moins de bruit et soit moins coûteux à fabriquer. Selon l’invention, un tel agencement de soupape de refoulement, par exemple pour un compresseur frigorifique alternatif, comporte : - une plaque porte-soupape configurée pour être fixée au compresseur frigorifique, la plaque porte-soupape comportant un passage de refoulement, qui est configuré pour être relié fluidiquement à une chambre de compression du compresseur frigorifique et un siège de soupape entourant le passage de refoulement, - un boîtier de soupape qui est fixé à la plaque porte-soupape, le boîtier de soupape comportant une partie de fond située en regard et à distance de la plaque porte-soupape et une paroi latérale s’étendant depuis la partie de fond et vers la plaque porte-soupape, la partie de fond et la paroi latérale définissant un espace interne, le boîtier de soupape comportant en outre au moins une ouverture de refoulement formée dans la paroi latérale du boîtier de soupape et configurée pour permettre un écoulement de gaz comprimé depuis le passage de refoulement et vers une chambre de refoulement du compresseur frigorifique, - un élément de soupape qui a une forme de plaque et qui est agencé à l’intérieur de l’espace interne du boîtier de soupape, l’élément de soupape étant déplaçable entre une position fermée dans laquelle l’élément de soupape s’appuie contre le siège de soupape et ferme le passage de refoulement et une position ouverte dans laquelle l’élément de soupape est éloigné du siège de soupape et l’au moins une ouverture de refoulement est reliée fluidiquement au passage de refoulement, et - un élément de sollicitation configuré pour solliciter l’élément de soupape contre le siège de soupape, dans lequel le boîtier de soupape comporte un dispositif d’amortissement à gaz comportant : - une chambre d’amortissement à gaz définie par la partie de fond et la paroi latérale du boîtier de soupape, l’élément de sollicitation étant au moins partiellement agencé à l’intérieur de la chambre d’amortissement à gaz et la chambre d’amortissement à gaz étant configurée pour loger l’élément de soupape lorsque l’élément de soupape est dans la position ouverte, et - une ouverture d’échappement formée dans la partie de fond et débouchant dans la chambre d’amortissement à gaz, l’ouverture d’échappement étant configurée pour relier fluidiquement la chambre d’amortissement à gaz avec la chambre de refoulement du compresseur frigorifique. Lorsque l’élément de soupape est déplacé dans la position ouverte et est au moins partiellement logé dans la première poche de gaz, le gaz contenu dans la chambre d’amortissement à gaz s’écoule hors de la chambre d’amortissement à gaz uniquement à travers l’ouverture d’échappement et un jeu radial entre l’élément de soupape et la paroi latérale du boîtier de soupape, ce qui induit une augmentation de la pression de gaz à l’intérieur de la chambre d’amortissement à gaz et donc un amortissement de l’élément de soupape. Un tel amortissement de l’élément de soupape ralentit l’élément de soupape et évite ainsi un impact entre l’élément de soupape et la surface de fond de la partie de fond. La présence d’un tel dispositif d’amortissement à gaz permet d’obtenir un ralentissement rapide de l’élément de soupape au cours de son mouvement d’ouverture (notamment dès que l’élément de soupape a franchi l’au moins une ouverture de refoulement formée dans la paroi latérale) et ainsi d’éviter ou de réduire sensiblement une collision de l’élément de soupape et/ou de l’élément de sollicitation contre une surface de butée du boîtier de soupape à chaque cycle d’ouverture de l’élément de soupape. Par conséquent, le bruit généré par l’agencement de soupape de refoulement à chaque cycle de compression du piston alternatif est sensiblement réduit. En outre, la configuration de l’agencement de soupape de refoulement selon la présente invention réduit le temps d’assemblage des diverses parties dudit agencement de soupape de refoulement et simplifie ainsi le processus de fabrication de l’agencement de soupape de refoulement. L’agencement de soupape de refoulement peut également comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. Selon un mode de réalisation de l’invention, le diamètre d’échappement de l’ouverture d’échappement est configuré pour régler l’augmentation de la pression de gaz à l’intérieur de la chambre d’amortissement à gaz au cours du mouvement d’ouverture de l’élément de soupape, et donc le ralentissement de l’élément de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, le diamètre d’échappement de l’ouverture d’échappement assure également une fermeture rapide de l’élément de soupape à la fin d’une phase de compression du compresseur frigorifique, et notamment à la fin d’une course de compression d’un piston de compresseur lorsque le compresseur frigorifique est un compresseur frigorifique alternatif, en permettant un écoulement de gaz à la pression de refoulement, à travers l’ouverture d’échappement, depuis la chambre de refoulement dans la chambre d’amortissement à gaz. Selon un mode de réalisation de l’invention, le boîtier de soupape est configuré pour retenir l’élément de soupape dans l’espace interne du boîtier de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, la paroi latérale du boîtier de soupape est configurée pour guider l’élément de soupape au cours de ses déplacements entre la position fermée et la position ouverte. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de soupape a une forme de plaque circulaire, c’est-à-dire une forme de disque. Selon un mode de réalisation de l’invention, la chambre d’amortissement à gaz comporte : - une première poche de gaz définie par une surface de fond de la partie de fond et la paroi latérale du boîtier de soupape, la première poche de gaz logeant au moins partiellement l’élément de sollicitation et étant configurée pour loger l’élément de soupape lorsque l’élément de soupape est dans la position ouverte, la première poche de gaz ayant une première profondeur de poche, et - une deuxième poche de gaz formée dans la surface de fond de la partie de fond, l’ouverture d’échappement débouchant dans la deuxième poche de gaz et étant configurée relier fluidiquement la deuxième poche de gaz avec la chambre de refoulement du compresseur frigorifique, la deuxième poche de gaz ayant une deuxième profondeur de poche. Selon un mode de réalisation de l’invention, la première poche de gaz a une forme circulaire et a un premier diamètre plus grand et notamment légèrement plus grand, qu’un diamètre externe de l’élément de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième poche de gaz a une forme circulaire et a un deuxième diamètre plus petit que le diamètre externe de l’élément de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier diamètre de la première poche de gaz est compris entre une valeur de diamètre minimal qui est égale à 10 fois la somme des première et deuxième profondeurs de poche de gaz et une valeur de diamètre maximal qui est égale à 20 fois la somme des première et deuxième profondeurs de poche de gaz. Une telle configuration de la première poche de gaz induit une augmentation rapide de la pression de gaz à l’intérieur de la chambre d’amortissement à gaz au cours d’un mouvement d’ouverture de l’élément de soupape et donc un arrêt rapide de l’élément de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, la première profondeur de poche de gaz de la première poche de gaz est comprise entre une première valeur de profondeur minimale qui est égale à 0,1 fois l’épaisseur de soupape de l’élément de soupape et une première valeur de profondeur maximale qui est égale à 4 fois la course de déplacement de l’élément de soupape. La première profondeur de poche de gaz de la première poche de gaz est la distance axiale entre le bord supérieur de l’au moins une ouverture de refoulement formée dans la paroi latérale et la surface de fond de la partie de fond du boîtier de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième profondeur de poche de gaz de la deuxième poche de gaz est comprise entre une deuxième valeur de profondeur minimale qui est égale à 0,1 fois l’épaisseur de soupape de l’élément de soupape et une deuxième valeur de profondeur maximale qui est égale à 4 fois la course de déplacement de l’élément de soupape. La deuxième profondeur de la poche de gaz est la distance axiale entre la surface de fond de la partie de fond et une surface de fond de poche de la deuxième poche de gaz. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ouverture d’échappement a un diamètre d’échappement qui est compris entre un diamètre d’échappement minimal qui est égal à l’épaisseur de soupape de l’élément de soupape et un diamètre d’échappement maximal qui est égal à 4 fois la course de déplacement de l’élément de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, les première et deuxième poches de gaz sont agencées de manière coaxiale. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ouverture d’échappement est située au centre de la partie de fond. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ouverture d’échappement et les première et deuxième poches de gaz sont agencées de manière coaxiale. Selon un mode de réalisation de l’invention, le boîtier de soupape a une forme de coupelle. Selon un mode de réalisation de l’invention, le passage de refoulement prévu sur la plaque porte-soupape a une forme circulaire. Le passage de refoulement a notamment une forme circulaire puisque, contrairement à l’art antérieur, aucun élément de cône central n’est attaché au boîtier de soupape et ne fait saillie dans le passage de refoulement. Une telle configuration de l’agencement de soupape de refoulement réduit ses coûts de fabrication. Selon un mode de réalisation de l’invention, le boîtier de soupape comporte en outre des parties de montage faisant saillie radialement à partir d’une surface externe de la paroi latérale du boîtier de soupape, les parties de montage étant fixées à la plaque porte-soupape, par exemple par des rivets agencés dans des alésages formés dans les parties de montage. Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque porte-soupape comporte une première face configurée pour être orientée vers la chambre de compression du compresseur frigorifique et une deuxième face opposée à la première face et orientée vers le boîtier de soupape, le siège de soupape étant agencé sur la deuxième face de la plaque porte-soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins une ouverture de refoulement est située au voisinage de la deuxième face de la plaque porte-soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins une ouverture de refoulement s’étend dans une direction circonférentielle par rapport à un axe axial du boîtier de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins une ouverture de refoulement s’étend entre deux parties de montage adjacentes. Selon un mode de réalisation de l’invention, le boîtier de soupape comporte plusieurs ouvertures de refoulement réparties autour d’un axe axial du boîtier de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de soupape est déplaçable à l’intérieur de l’espace interne le long d’une direction de déplacement qui est sensiblement parallèle à un axe axial du boîtier de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, la paroi latérale du boîtier de soupape est cylindrique. Selon un mode de réalisation de l’invention, la paroi latérale du boîtier de soupape s’étend dans une direction perpendiculaire à partir de la partie de fond. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de sollicitation est annulaire et a un diamètre externe qui est sensiblement égal au diamètre externe de l’élément de soupape. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément de sollicitation peut être un ressort hélicoïdal, un ressort ondulé, une rondelle ressort courbe, une rondelle ressort ondulé. Le ressort ondulé peut comporter une seule bague ondulée ou peut comporter des bagues ondulées empilées et attachées les unes aux autres selon une configuration de crête à crête. Selon un mode de réalisation de l’invention, dans la position ouverte, l’élément de soupape flotte à l’intérieur de l’espace interne du boîtier de soupape et il n’est supporté que par l’élément de sollicitation. La présente invention se rapporte également à un compresseur frigorifique, par exemple un compresseur frigorifique alternatif, comportant un agencement de soupape de refoulement selon la présente invention. Selon un mode de réalisation de l’invention, le compresseur frigorifique alternatif comporte un carter hermétique ; un moteur électrique disposé dans le carter hermétique et comportant un stator et un rotor ; un arbre d’entraînement relié au rotor ; une unité de compression alternative disposée dans le carter hermétique et configurée pour comprimer un réfrigérant, l’unité de compression alternative comportant un bloc-cylindre pourvu d’un cylindre et un piston reçu de manière alternative dans le cylindre et relié par entraînement à l’arbre d’entraînement. Selon un mode de réalisation de l’invention, la plaque porte-soupape de l’agencement de soupape de refoulement est fixée au bloc-cylindre, et la plaque porte-soupape, le cylindre et le piston délimitant une chambre de compression. Ces avantages ainsi que d’autres apparaîtront à la lecture de la description suivante au vu du dessin annexé représentant, à titre d’exemple non limitatif, un mode de réalisation d’un compresseur frigorifique selon l’invention. La description détaillée suivante d’un mode de réalisation de l’invention est mieux comprise lorsqu’elle est lue conjointement avec les dessins annexés étant entendu, cependant, que l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation spécifique divulgué. est une vue en coupe longitudinale d’un compresseur frigorifique alternatif selon l’invention. est une vue en coupe longitudinale d’un agencement de soupape de refoulement du compresseur frigorifique alternatif de la montrant un élément de soupape dans une position fermée. est une vue en coupe longitudinale de l’agencement de soupape de refoulement de la montrant l’élément de soupape dans la position ouverte. est une vue en perspective d’un boîtier de soupape de l’agencement de soupape de refoulement de la . est une vue en perspective en coupe transversale de l’agencement de soupape de refoulement de la . Agencement de soupape de refoulement (17) pour un compresseur frigorifique (2), comportant : - une plaque porte-soupape (18) configurée pour être fixée au compresseur frigorifique (2), la plaque porte-soupape (18) comportant un passage de refoulement (22), qui est configuré pour être relié fluidiquement à une chambre de compression (14) du compresseur frigorifique (2) et un siège de soupape (23) entourant le passage de refoulement (22), - un boîtier de soupape (24) qui est fixé à la plaque porte-soupape (18), le boîtier de soupape (24) comportant une partie de fond (25) située en regard et à distance de la plaque porte-soupape (18) et une paroi latérale (26) s’étendant depuis la partie de fond (25) et vers la plaque porte-soupape (18), la partie de fond (25) et la paroi latérale (26) définissant un espace interne, le boîtier de soupape (24) comportant en outre au moins une ouverture de refoulement (28) formée dans la paroi latérale (26) du boîtier de soupape (24) et configurée pour permettre un écoulement de gaz comprimé depuis le passage de refoulement (22) et vers une chambre de refoulement (29) du compresseur frigorifique (2), - un élément de soupape (31) qui a une forme de plaque et qui est agencé à l’intérieur de l’espace interne du boîtier de soupape (24), l’élément de soupape (31) étant déplaçable entre une position fermée dans laquelle l’élément de soupape (31) s’appuie contre le siège de soupape (23) et ferme le passage de refoulement (22) et une position ouverte dans laquelle l’élément de soupape (31) est éloigné du siège de soupape (23) et l’au moins une ouverture de refoulement (28) est reliée fluidiquement au passage de refoulement (22), et - un élément de sollicitation (32) configuré pour solliciter l’élément de soupape (31) contre le siège de soupape (23), dans lequel le boîtier de soupape (24) comporte un dispositif d’amortissement à gaz (33) comportant : - une chambre d’amortissement à gaz (34) définie par la partie de fond (25) et la paroi latérale (26) du boîtier de soupape (24), l’élément de sollicitation (32) étant au moins partiellement agencé à l’intérieur de la chambre d’amortissement à gaz (34) et la chambre d’amortissement à gaz (34) étant configurée pour loger l’élément de soupape (31) lorsque l’élément de soupape (31) est dans la position ouverte, et - une ouverture d’échappement (37) formée dans la partie de fond (25) et débouchant dans la chambre d’amortissement à gaz (34), l’ouverture d’échappement (37) étant configurée pour relier fluidiquement la chambre d’amortissement à gaz (34) avec la chambre de refoulement (29) du compresseur frigorifique (2). Agencement de soupape de refoulement (17) selon la revendication 1, dans lequel l’élément de soupape a une forme de plaque circulaire. Agencement de soupape de refoulement (17) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la chambre d’amortissement à gaz (34) comporte : - une première poche de gaz (35) définie par une surface de fond (25.1) de la partie de fond (25) et la paroi latérale (26) du boîtier de soupape (24), la première poche de gaz (35) logeant au moins partiellement l’élément de sollicitation (32) et étant configurée pour loger l’élément de soupape (31) lorsque l’élément de soupape (31) est dans la position ouverte, la première poche de gaz (35) ayant une première profondeur de poche (H1), et - une deuxième poche de gaz (36) formée dans la surface de fond (25.1) de la partie de fond (25), l’ouverture d’échappement (37) débouchant dans la deuxième poche de gaz (36) et étant configurée pour relier fluidiquement la deuxième poche de gaz (36) avec la chambre de refoulement (29) du compresseur frigorifique (2), la deuxième poche de gaz (36) ayant une deuxième profondeur de poche (H2). Agencement de soupape de refoulement (17) selon les revendications 2 et 3, dans lequel la première poche de gaz (35) a une forme circulaire et a un premier diamètre supérieur à un diamètre externe de l’élément de soupape (31). Agencement de soupape de refoulement (17) selon la revendication 4, dans lequel la deuxième poche de gaz (36) a une forme circulaire et a un deuxième diamètre inférieur au diamètre externe de l’élément de soupape (31). Agencement de soupape de refoulement (17) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le premier diamètre de la première poche de gaz (35) est compris entre une valeur de diamètre minimal qui est égale à 10 fois la somme des première et deuxième profondeurs de poche de gaz (H1, H2) et une valeur de diamètre maximal qui est égale à 20 fois la somme des première et deuxième profondeurs de poche de gaz (H1, H2). Agencement de soupape de refoulement (17) selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel la première profondeur de poche de gaz (H1) de la première poche de gaz (35) est comprise entre une première valeur de profondeur minimale qui est égale à 0,1 fois l’épaisseur de soupape de l’élément de soupape et une première valeur de profondeur maximale qui est égale à 4 fois la course de déplacement de l’élément de soupape (31). Agencement de soupape de refoulement (17) selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel la deuxième profondeur de poche de gaz (H2) de la deuxième poche de gaz (36) est comprise entre une deuxième valeur de profondeur minimale qui est égale à 0,1 fois l’épaisseur de soupape de l’élément de soupape (31) et une deuxième valeur de profondeur maximale qui est égale à 4 fois la course de déplacement de l’élément de soupape (31). Agencement de soupape de refoulement (17) selon l’une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel les première et deuxième poches de gaz (35, 36) sont agencées de manière coaxiale. Agencement de soupape de refoulement (17) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l’ouverture d’échappement (37) a un diamètre d’échappement qui est compris entre un diamètre d’échappement minimal qui est égal à l’épaisseur de soupape de l’élément de soupape (31) et un diamètre d’échappement maximal qui est égal à 4 fois la course de déplacement de l’élément de soupape (31). Agencement de soupape de refoulement (17) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l’ouverture d’échappement (37) est située au centre de la partie de fond (25). Agencement de soupape de refoulement (17) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le boîtier de soupape (24) a une forme de coupelle. Agencement de soupape de refoulement (17) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le passage de refoulement (22) prévu sur la plaque porte-soupape (18) a une forme circulaire. Agencement de soupape de refoulement (17) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le boîtier de soupape (24) comporte en outre des parties de montage (27) faisant saillie radialement à partir d’une surface externe de la paroi latérale (26) du boîtier de soupape (24), les parties de montage (27) étant fixées à la plaque porte-soupape (18). Compresseur frigorifique (2), par exemple un compresseur frigorifique alternatif, comportant un agencement de soupape de refoulement (17) selon l’une quelconque des revendications 1 à 14.