Brevet FR3129993A1 — publié le 20230609

Le compresseur à spirales (1) comprend une volute fixe (7) ; une volute orbitante (8) ; un arbre d’entraînement (16) comprenant une partie d’entraînement (18) configurée pour entraîner la volute orbitante (8) selon un mouvement orbital ; un agencement de support (5) comprenant une surface de palier de butée (9) sur laquelle la volute orbitante (8) est montée coulissante ; un système anti-rotation (21) configuré pour empêcher un mouvement de rotation de la volute orbitante (8) par rapport à la volute fixe (7) et à l’agencement de support (5), le système anti-rotation (21) comprenant une pluralité de disques orbitaux ( 22) et comprenant un agencement de capteur de détection de charge (25) configuré pour détecter les charges appliquées sur au moins l’un des disques orbitaux (22). Figure 1 Un compresseur à spirales ayant un agencement de capteur de détection de charge Domaine de l’invention La présente invention concerne un compresseur à spirales, et en particulier un compresseur frigorifique à spirales. Arrière-plan de l’invention Le document JP4427354 divulgue un compresseur à spirales comprenant : - une volute fixe comprenant une plaque de base fixe et un enroulement en spirale fixe, - une volute orbitante comprenant une plaque de base orbitante et un enroulement en spirale orbitant, l’enroulement en spirale fixe et l’enroulement en spirale orbitant formant une pluralité de chambres de compression, - un arbre d’entraînement comprenant une partie d’entraînement configurée pour entraîner la volute orbitante selon un mouvement orbital, l’arbre d’entraînement pouvant tourner autour d’un axe de rotation, - un agencement de support comprenant une surface de palier de butée sur laquelle la volute orbitante est montée coulissante, - un système anti-rotation configuré pour empêcher la rotation de la volute orbitante par rapport à la volute fixe et à l’agencement de support, le système anti-rotation comprenant : une pluralité de disques orbitaux agencés respectivement dans des trous de réception circulaires prévus sur l’agencement de support, chaque disque orbital étant pourvu d’un trou excentrique et d’une surface de palier circonférentielle externe configurée pour coopérer avec une surface de palier circonférentielle interne prévue sur le trou de réception circulaire respectif, et une pluralité de broches comprenant chacune une première partie d’extrémité fixée à la plaque de base orbitante et une deuxième partie d’extrémité montée de manière rotative dans le trou excentrique d’un disque orbital respectif. Un tel compresseur à spirales est généralement conçu pour résister à des conditions de surcharge transitoires ou à court terme en dehors de son enveloppe de fonctionnement nominale. De telles conditions de surcharge peuvent, par exemple, être dues à un démarrage noyé du compresseur à spirales ou dues à des coups de liquide mineurs dans les chambres de compression. Cependant, des charges excessives dues à un changement à long terme des conditions de fonctionnement d’un compresseur à spirales en dehors de ses conditions de fonctionnement désignées (par exemple dues à des températures de refoulement excessives) ou à de grandes quantités de liquide entrant dans les chambres de compression peuvent endommager les paliers d’arbre d’entraînement radiaux, les paliers de butée ou même les enroulements en spirale fixe et orbitant des volutes fixe et orbitante. La présente invention a pour objet de fournir un compresseur à spirales amélioré qui peut surmonter les inconvénients rencontrés dans les compresseurs à spirales classiques. Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un compresseur à spirales qui a une fiabilité et une durée de vie améliorées par rapport aux compresseurs à spirales classiques. Selon l’invention, un tel compresseur à spirales comprend : - une volute fixe comprenant une plaque de base fixe et un enroulement en spirale fixe, - une volute orbitante comprenant une plaque de base orbitante et un enroulement en spirale orbitant, l’enroulement en spirale fixe et l’enroulement en spirale orbitant formant une pluralité de chambres de compression, - un arbre d’entraînement comprenant une partie d’entraînement configurée pour entraîner la volute orbitante selon un mouvement orbital, l’arbre d’entraînement pouvant tourner autour d’un axe de rotation, - un agencement de support comprenant une surface de palier de butée sur laquelle la volute orbitante est montée coulissante, - un système anti-rotation configuré pour empêcher un mouvement de rotation de la volute orbitante par rapport à la volute fixe et à l’agencement de support, dans lequel le système anti-rotation comprend un agencement de capteur de détection de charge configuré pour détecter les charges appliquées sur, c’est-à-dire agissant sur, le système anti-rotation. La fourniture d’un tel agencement de capteur de détection de charge permet de surveiller indirectement les charges appliquées notamment sur la volute orbitante et l’arbre d’entraînement, et ainsi sur les divers paliers coopérant avec la volute orbitante et l’arbre d’entraînement, et de détecter les conditions de fonctionnement du compresseur à spirales qui peuvent nuire à l’intégrité du compresseur à spirales. Des signaux de sortie d’un tel agencement de capteur de détection de charge peuvent par exemple être délivrés à une unité de commande pour afficher des avertissements, pour surveiller et commander des paramètres de fonctionnement du compresseur à spirales ou même pour arrêter le compresseur à spirales, si des charges prédéterminées sont atteintes. La fourniture de la détectabilité de charges agissant sur le système anti-rotation et de la capacité d’adapter le fonctionnement du compresseur à spirales aux conditions de marche existantes est une approche pour une commande intelligente du compresseur. Le compresseur à spirales peut également inclure une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. Selon un mode de réalisation de l’invention, le système anti-rotation comprend une pluralité de disques orbitaux, l’agencement de capteur de détection de charge étant configuré pour détecter les charges appliquées sur au moins l’un des disques orbitaux. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’agencement de capteur de détection de charge comprend un dispositif de support configuré pour supporter un disque orbital respectif, le dispositif de support étant agencé dans un trou de réception formé dans l’agencement de support et débouchant dans la surface de palier de butée. Selon un mode de réalisation de l’invention, le trou de réception est circulaire. Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de support comprend une partie de réception recevant le disque orbital respectif, une partie de montage fixée à l’agencement de support, et une partie de détection déformable reliant la partie de réception et la partie de montage. Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de montage a une forme annulaire. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’agencement de capteur de détection de charge comprend un élément capteur, par exemple un élément capteur à jauge de contrainte, fixé à la partie de détection déformable, l’élément capteur étant configuré pour détecter une déformation de la partie de détection déformable et pour générer un signal de capteur en fonction de la déformation de la partie de détection déformable. Ainsi, des charges et des couples agissant sur la volute orbitante sont transférés à la partie de détection déformable par l’intermédiaire d’une broche fixée à la plaque de base orbitante et coopérant avec un trou excentrique formé dans le disque orbital, et en outre par l’intermédiaire de la surface circonférentielle externe du disque orbital coopérant avec une surface de paroi circonférentielle interne de la partie de réception du dispositif de support. Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de détection déformable présente une forme tubulaire et une section transversale circulaire. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’élément capteur est fixé à une surface circonférentielle externe de la partie de détection déformable. Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de réception comprend une paroi cylindrique et une partie de fond. Avantageusement, la paroi cylindrique et la partie de fond définissent un logement de réception dans lequel est reçu le disque orbital respectif. Selon un mode de réalisation de l’invention, la paroi cylindrique a une surface de paroi circonférentielle interne configurée pour coopérer avec une surface circonférentielle externe du disque orbital, et une surface de paroi circonférentielle externe configurée pour coopérer avec une surface circonférentielle interne du trou de réception. Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de réception et la partie de détection déformable sont agencées de manière coaxiale. Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de détection déformable fait saillie, et en particulier fait saillie vers le bas, à partir de la partie de fond, un diamètre extérieur de la partie de détection déformable étant inférieur à un diamètre extérieur de la paroi cylindrique de la partie de réception. Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de montage s’étend comme une bride radiale à partir d’une partie d’extrémité inférieure de la partie de détection déformable. Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de montage comprend des évidements radiaux configurés pour recevoir des vis d’assemblage destinées à être vissées dans des trous taraudés formés dans l’agencement de support. Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de réception comprend des ouvertures formées dans la partie de fond et configurées pour permettre l’accès des outils pour fixer les vis d’assemblage dans les trous taraudés formés dans l’agencement de support. Selon un mode de réalisation de l’invention, un trou de passage est formé dans la partie de montage, l’agencement de capteur de détection de charge comprenant un câblage de capteur s’étendant à travers le trou de passage et relié à l’élément capteur. Selon un mode de réalisation de l’invention, le câblage de capteur relie l’élément capteur à une unité de commande. Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de réception comprend une surface d’alignement formée dans une surface de paroi circonférentielle externe de la paroi cylindrique et configurée pour assurer l’alignement du trou de passage avec un passage correspondant formé dans l’agencement de support et à travers lequel s’étend le câblage de capteur. Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface d’alignement est plate. Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface d’alignement est agencée à proximité d’un bord supérieur de la paroi cylindrique. Selon un mode de réalisation de l’invention, un espace annulaire est formé entre une surface de paroi circonférentielle externe de la partie de réception et une surface circonférentielle interne du trou de réception formé dans l’agencement de support. Cet espace annulaire permet une petite inclinaison de la partie de réception lors de la déformation de la partie de détection déformable. Cependant, l’espace annulaire et les dimensions de l’agencement de capteur de détection de charge sont conçus de sorte qu’un bon fonctionnement du système anti-rotation soit assuré même en cas de déformation maximale de la partie de détection déformable, par exemple par un jeu suffisant entre la partie de réception et le disque orbital respectif. Selon un mode de réalisation de l’invention, le compresseur à spirales comprend en outre une unité de commande configurée pour surveiller et commander des paramètres de fonctionnement du compresseur à spirales (par exemple la vitesse de l’arbre d’entraînement) en fonction des charges détectées par l’agencement de capteur de détection de charge. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’unité de commande est configurée pour arrêter le compresseur à spirales, si les charges détectées par l’agencement de capteur de détection de charge atteignent une valeur seuil de charge prédéterminée. Selon un mode de réalisation de l’invention, le compresseur à spirales comprend un dispositif d’affichage configuré pour afficher des avertissements en fonction des charges détectées par l’agencement de capteur de détection de charge. Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque disque orbital est pourvu d’un trou excentrique et d’une surface circonférentielle externe, le système anti-rotation comprenant en outre une pluralité de broches comprenant chacune une première partie d’extrémité fixée à la plaque de base orbitante et une deuxième partie d’extrémité montée de manière rotative dans le trou excentrique d’un disque orbital respectif. Selon un mode de réalisation de l’invention, les disques orbitaux sont décalés angulairement, et en particulier décalés angulairement de manière régulière, par rapport à l’axe de rotation de l’arbre d’entraînement. Selon un mode de réalisation de l’invention, le système anti-rotation comprend trois disques orbitaux. Selon un mode de réalisation de l’invention, l’agencement de capteur de détection de charge comprend une pluralité de dispositifs de support configurés chacun pour supporter un disque orbital respectif, les dispositifs de support étant respectivement agencés dans des trous de réception formés dans l’agencement de support et débouchant dans la surface de palier de butée. Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface circonférentielle externe prévue sur chaque disque orbital est configurée pour coopérer avec une surface de paroi circonférentielle interne prévue sur le dispositif de support respectif, et en particulier sur la partie de réception du dispositif de support respectif. Ces avantages et d’autres apparaîtront à la lecture de la description suivante, au vu des dessins annexés représentant, à titre d’exemple non limitatif, un mode de réalisation d’un compresseur à spirales 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. La est une vue en coupe longitudinale d’un compresseur à spirales selon l’invention. La est une vue en perspective d’un agencement de support et d’un agencement de capteur de détection de charge du compresseur à spirales selon la . La est une vue de dessus de l’agencement de support et de l’agencement de capteur de détection de charge du compresseur à spirales selon la . La est une vue partielle en coupe longitudinale du compresseur à spirales selon la . La est une vue en perspective d’un dispositif de support du compresseur à spirales selon la . Compresseur à spirales (1) comprenant : - une volute fixe (7) comprenant une plaque de base fixe (11) et un enroulement en spirale fixe (12), - une volute orbitante (8) comprenant une plaque de base orbitante (13) et un enroulement en spirale orbitant (14), l’enroulement en spirale fixe (12) et l’enroulement en spirale orbitant (14) formant une pluralité de chambres de compression (15), - un arbre d’entraînement (16) comprenant une partie d’entraînement (18) configurée pour entraîner la volute orbitante (8) selon un mouvement orbital, l’arbre d’entraînement (16) pouvant tourner autour d’un axe de rotation (A), - un agencement de support (5) comprenant une surface de palier de butée (9) sur laquelle la volute orbitante (8) est montée coulissante, - un système anti-rotation (21) configuré pour empêcher un mouvement de rotation de la volute orbitante (8) par rapport à la volute fixe (7) et à l’agencement de support (5), dans lequel le système anti-rotation (21) comprend un agencement de capteur de détection de charge (25) configuré pour détecter les charges appliquées sur le système anti-rotation (21). Compresseur à spirales (1) selon la revendication 1, dans lequel le système anti-rotation (21) comprend une pluralité de disques orbitaux (22), l’agencement de capteur de détection de charge (25) étant configuré pour détecter les charges appliquées sur au moins l’un des disques orbitaux (22). Compresseur à spirales (1) selon la revendication 2, dans lequel l’agencement de capteur de détection de charge (25) comprend un dispositif de support (26) configuré pour supporter un disque orbital respectif (22), le dispositif de support (26) étant agencé dans un trou de réception (27) formé dans l’agencement de support (5) et débouchant dans la surface de palier de butée (9). Compresseur à spirales (1) selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de support (26) comprend une partie de réception (28) recevant le disque orbital respectif (22), une partie de montage (29) fixée à l’agencement de support (5), et une partie de détection déformable (31) reliant la partie de réception (28) et la partie de montage (29). Compresseur à spirales (1) selon la revendication 4, dans lequel l’agencement de capteur de détection de charge (25) comprend un élément capteur (35) fixé à la partie de détection déformable, l’élément capteur (35) étant configuré pour détecter une déformation de la partie de détection déformable (31) et pour générer un signal de capteur en fonction de la déformation de la partie de détection déformable (31). Compresseur à spirales (1) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la partie de détection déformable (31) a une forme tubulaire et une section transversale circulaire. Compresseur à spirales (1) selon les revendications 5 et 6, dans lequel l’élément capteur (35) est attaché à une surface circonférentielle externe de la partie de détection déformable (31). Compresseur à spirales (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel la partie de réception (28) comprend une paroi cylindrique (28.1) et une partie de fond (28.2). Compresseur à spirales (1) selon la revendication 8, dans lequel la partie de détection déformable (31) fait saillie à partir de la partie de fond (28.2), un diamètre extérieur de la partie de détection déformable (31) étant inférieur à un diamètre extérieur de la paroi cylindrique (28.1) de la partie de réception (28). Compresseur à spirales (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, dans lequel la partie de montage (29) s’étend comme une bride radiale à partir d’une partie d’extrémité inférieure de la partie de détection déformable (31). Compresseur à spirales (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 10, dans lequel la partie de montage (29) comprend des évidements radiaux (32) configurés pour recevoir des vis d’assemblage (33) destinées à être vissées dans des trous taraudés formés dans l’agencement de support (5). Compresseur à spirales (1) selon les revendications 8 et 11, dans lequel la partie de réception (28) comprend des ouvertures (34) formées dans la partie de fond (28.2) et configurées pour permettre l’accès des outils pour fixer les vis d’assemblage (33) dans les trous taraudés formés dans l’agencement de support (5). Compresseur à spirales (1) selon la revendication 5 ou l’une quelconque des revendications 6 à 12 en combinaison avec la revendication 5, dans lequel un trou de passage (36) est formé dans la partie de montage (29), l’agencement de capteur de détection de charge (25) comprenant un câblage de capteur (37) s’étendant à travers le trou de passage (36) et relié à l’élément capteur (35). Compresseur à spirales (1) selon la revendication 13 en combinaison avec la revendication 8, dans lequel la partie de réception (28) comprend une surface d’alignement (38) formée dans une surface de paroi circonférentielle externe de la paroi cylindrique (28.1) et configurée pour assurer l’alignement du trou de passage (36) avec un passage correspondant (39) formé dans l’agencement de support (5) et à travers lequel s’étend le câblage de capteur (37). Compresseur à spirales (1) selon l’une quelconque des revendications 4 à 14, dans lequel un espace annulaire (G) est formé entre une surface de paroi circonférentielle externe de la partie de réception (28) et une surface circonférentielle interne du trou de réception (27) formé dans l’agencement de support (5). Compresseur à spirales (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 15, dans lequel chaque disque orbital (22) est pourvu d’un trou excentrique (23) et d’une surface circonférentielle externe, le système anti-rotation (21) comprenant en outre une pluralité de broches (24) comprenant chacune une première partie d’extrémité fixée à la plaque de base orbitante (13) et une deuxième partie d’extrémité montée de manière rotative dans le trou excentrique (23) d’un disque orbital respectif (22). Compresseur à spirales (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, comprenant en outre une unité de commande (41) configurée pour surveiller et commander des paramètres de fonctionnement du compresseur à spirales (1) en fonction des charges détectées par l’agencement de capteur de détection de charge (25).