Compresseur à volutes à bouclier thermique.
Arrière-plan de l'invention.
La présente invention concerne un compresseur à volutes du type dans lequel la volute non orbitale comprend un dispositif à plaque séparatrice et dans lequel un bouclier thermique est placé au-dessus de la base de la volute non orbitale pour réduire la quantité de chaleur du gaz de pression de décharge qui atteint la volute non orbitale.
Les compresseurs réfrigérants modernes sont souvent montés dans une boîte hermétique. Dans ces compresseurs, l'unité de pompe pour comprimer le réfrigérant est positionnée à une extrémité et un moteur pour entraîner l'unité de pompe est positionné à l'autre extrémité. Souvent le réfrigérant sous pression d'aspiration peut circuler sur le moteur, refroidissant celui-ci. Dans ces compresseurs, il devient nécessaire de séparer la chambre de pression d'aspiration de la chambre de pression de décharge. Typiquement, une plaque sépare le boîtier en une chambre de pression d'aspiration et une chambre de pression de décharge.
Un type populaire de compresseur moderne est un compresseur à volutes. Un compresseur à volutes comprend une paire d'éléments de volute qui ont chacun une base et une enveloppe généralement en spirale qui s'étend depuis la base. Les enveloppes des deux éléments de volute s'emboîtent pour définir des chambres de compression. Un des éléments de volute est entraîné en orbite par rapport à l'autre et, lors de ce mouvement orbital, les chambres de compression diminuent de volume.
Dans les compresseurs à volutes classiques, la volute non orbitale n'est pas scellée contre le boîtier du compresseur. En lieu et place, une plaque séparatrice séparée est positionnée typiquement vers l'extérieur de la base de la volute non orbitale pour séparer le boîtier en chambre de pression d'aspiration et en chambre de pression de décharge. Plus typiquement, une chambre de pression de décharge est formée au-dessus de la plaque séparatrice et la zone en dessous de la plaque séparatrice se trouve à pression d'aspiration.
Plus récemment, on a proposé d'incorporer la fonction de séparation à la base de la volute non orbitale. Dans ces compresseurs, la base de la volute non orbitale est scellée au boîtier. La chambre de pression de décharge se trouve donc sur un côté de la base de la volute non orbitale.
Dans les compresseurs de réfrigérants, le réfrigérant comprimé atteint souvent des températures relativement élevées. Avec les améliorations des compresseurs à volutes récents dont on traite ci-dessus, ce gaz chaud communique avec l'arrière de la base de la volute non orbitale. La base de la volute peut donc atteindre des températures élevées peu souhaitables, transférant ainsi une quantité considérable de chaleur au côté d'aspiration du compresseur.
Résumé de l'invention.
Dans une forme de réalisation décrite de l'invention, un compresseur à volutes a un élément de volute orbital et un élément de volute non orbital. On utilise également la volute non orbitale pour séparer un boîtier contenant les deux éléments de volute en chambres de pression d'aspiration et de pression de décharge. La volute non orbitale a de préférence une surface périphérique externe qui est scellée sur une surface périphérique interne du boîtier pour sceller le boîtier et définir les chambres de pression d'aspiration et de pression de décharge. On peut utiliser d'autres manières de sceller la volute non orbitale au boîtier.
Un mince bouclier thermique est installé à l'extérieur de la base de la volute non orbitale pour minimiser la chaleur de la chambre de pression de décharge qui atteint la base de la volute non orbitale.
Dans une forme de réalisation préférée, le bouclier thermique peut être un mince bouclier métallique, tel que de l'acier, ou peut être formé d'une matière plastique. On préfère que le bouclier thermique soit positionné entre la chambre de pression de décharge et le point de scellage entre la volute non orbitale et le boîtier.
Dans un autre aspect, le bouclier thermique présente des trajets de fuite de telle sorte qu'une partie du réfrigérant sous pression de décharge puisse s'écouler au-delà du bouclier thermique dans des chambres comprises entre le bouclier thermique et la volute non orbitale. Le réfrigérant sous pression de décharge dans ces chambres réduira toute possibilité de vibration ou de bruit en raison d'infimes différences de pression en travers du bouclier thermique.
Dans une forme de réalisation, une soupape de sûreté s'étend à travers la base de la volute non orbitale et s'étend à travers le bouclier thermique. L'ouverture du bouclier thermique qui reçoit la soupape est de préférence plus grande que la périphérie externe de la soupape de telle sorte qu'il y ait un espace libre entre la soupape et l'ouverture du bouclier thermique. Cela permet l'assemblage des pièces et offre des passages supplémentaires pour permettre le déplacement dans les chambres du gaz qui équilibre la pression.
Le bouclier peut également avoir un trou traversant. C'est la forme de réalisation préférée avec la soupape de sûreté montée du côté aspiration.
Dans une autre forme de réalisation, le bouclier thermique entoure un renflement dans la base de la volute non orbitale qui reçoit la soupape antiretour. Il y a soit un espace libre, comme dans la première forme de réalisation, soit le renflement est formé dans une surface externe irrégulière de manière à maintenir les trajets de fuite.
La volute non orbitale est de préférence munie d'une surface externe sur la base qui fait face à la chambre de pression de décharge qui a une configuration en convolution pour offrir une résistance structurelle. Dans une forme de réalisation préférée, il y a une nervure centrale radialement externe qui présente des indentations à la fois axialement au-dessous et axialement au-dessus de la nervure centrale. Dans l'invention, ces indentations forment les chambres précitées qui reçoivent le gaz de pression de décharge. En outre, d'autres nervures s'étendent radialement vers l'extérieur et sont incurvées pour supporter la surface interne du bouclier thermique. Les indentations s'étendent entre ces nervures qui s'étendent radialement.
On pourra mieux comprendre ces particularités et d'autres particularités de l'invention à la lecture de la spécification et des dessins suivants.
Brève description des dessins.
La Fig. 1A représente une première forme de réalisation d'un compresseur à volutes.
La Fig. 1B est une vue en coupe transversale d'une partie de la forme de réalisation de la Fig. 1A.
La Fig. 2 représente une seconde forme de réalisation.
La Fig. 3 représente une volute non orbitale de l'invention.
La Fig. 4 représente une autre forme de réalisation.
Description détaillée de formes de réalisation préférées.
La Fig. 1A représente un compresseur à volutes 20. Le compresseur à volutes 20 comprend une volute orbitale 22 et une volute non orbitale 24. Une coque centrale 26 est fixée à une coque supérieure 28, par exemple par soudage. Un tube de pression de décharge
30 s'étend vers l'extérieur de la coque supérieure 28. Une chambre de pression de décharge 32 est définie dans la coque supérieure 28 et communique avec le tube 30.
La volute non orbitale 24 a une base et une enveloppe spiralée qui s'étend depuis la base, de manière connue. Dans la volute non orbitale 24, la base est toutefois scellée à 34 à la périphérie interne de la coque supérieure 28. La base proprement dite peut former un joint de scellage ou l'on peut utiliser un élément de scellage séparé. Un arbre 36 est entraîné par un moteur pour entraîner la volute orbitale 22. Un tube d'aspiration 38 s'étend à travers la coque centrale 26 pour délivrer du réfrigérant à une chambre 40. Le joint de scellage entre la base de la volute non orbitale et la coque supérieure 28 divise l'intérieur du boîtier en chambre de pression de décharge 32 et en chambre de pression d'aspiration 40.
Un renflement 42 sur la base reçoit une soupape anti-retour 44, représentée schématiquement. Le réfrigérant est comprimé entre les volutes orbitale et non orbitale 22 et 24 et passe à travers la soupape anti-retour 44 dans la chambre 32.
Le gaz dans la chambre 32 est relativement chaud après avoir été comprimé. L'arrière de la base de la volute non orbitale 24 pourrait donc devenir chaud si le gaz dans la chambre 32 devait communiquer librement avec la base. L'invention comprend donc un mince bouclier thermique 46 entre la chambre 32 et la base de la volute non orbitale 24. Un partie cylindrique 48, s'étendant vers le bas, du bouclier thermique repose librement entre une partie périphérique externe 49 de la volute non orbitale 34 et une partie périphérique interne du boîtier 28. En fait, le bouclier thermique peut être ajusté de manière lâche et ne doit pas nécessairement être fixé soit à la volute non orbitale
24 soit au boîtier 28.
Le bouclier thermique 46 est représenté recevant une soupape de sûreté 50 qui s'étend à travers la base de la volute non orbitale 24 et également à travers une ouverture 52 du bouclier thermique 46.
Comme on peut le voir dans la Fig. 1B, l'ouverture 52 est formée de manière à être plus grande que la périphérie externe de la soupape 50. Du réfrigérant de la chambre 32 peut donc communiquer avec des espaces compris entre la volute non orbitale 24 et le bouclier thermique 46, tels que les espaces 56 et 58. On peut également envisager de petites fuites sur le diamètre interne, sur le diamètre externe ou à d'autres endroits. Ce gaz empêchera le bouclier thermique 46 de fléchir, de vibrer ou de faire autrement un bruit non souhaité dû au déséquilibre de la pression. Ainsi, l'apport de gaz de pression de décharge sur les deux côtés du bouclier thermique 46 garantira que le bouclier thermique ne sera pas sujet à une vibration ou un bruit non souhaité lors du fonctionnement.
Comme représenté également, une nervure centrale 54 s'étend autour de la périphérie externe de la base de la volute non orbitale 24. En outre, une nervure 59 s'étendant radialement s'étend et supporte le bouclier thermique 46. De nouveau, le bouclier thermique 46 n'est pas fixé aux nervures 59 ou à une autre structure quelconque de la volute non orbitale 24. En variante, on peut raccorder les deux éléments, par exemple, par des vis. Ainsi, bien que les nervures 59 supportent le bouclier thermique 46 dans une forme de réalisation préférée, le réfrigérant est à même de s'échapper sur la périphérie autour des nervures et dans les indentations et les chambres ou espaces 56 et 58.
Une deuxième forme de réalisation 60 est représentée dans la Fig. 2. Dans la deuxième forme de réalisation 60, un renflement 42 est formé pour présenter des saillies 62 qui s'étendent vers l'extérieur. Le bouclier thermique 64 a une ouverture 66 qui entoure le renflement, mais les espaces compris entre les saillies 62 permettent une fuite. En variante, le bouclier pourrait avoir des encoches sur son diamètre interne.
Comme représenté sur la Fig. 3, les nervures 59 s'étendant radialement séparent les indentations 56 et 58. La nervure 54 s'étendant en position centrale s'étend autour de la périphérie de la base de la volute non orbitale. Cette structure offre des avantages fonctionnels pour assurer une meilleure stabilité et une meilleure structure à la volute non orbitale. La structure forme toutefois également des poches qui assurent un meilleur fonctionnement du bouclier thermique.
La Fig. 4 représente une autre forme de réalisation dans laquelle le couvercle terminal 80 est positionné par rapport à la volute non orbitale 83 et à la boîte de manivelle 83 comme montré. La coque centrale 86 s'étend vers le haut. Un joint soudé est formé entre une partie 88 s'étendant vers le bas du couvercle terminal 80 et une coque centrale 89 en 90. Le bouclier thermique 92 a une partie 94 s'étendant radialement vers l'extérieur dans une autre partie 96 qui s'étend axialement vers le bas. Les parties 94 et 96 empêchent une rentrée de contaminants de soudure vers le haut dans la coque de compresseur lorsque le couvercle terminal 80 est soudé à la coque centrale 86. En outre, le joint entre le bouclier thermique 92 et le boîtier pourrait être formé dans la partie 94 ou la partie 96.
Si un espace libre est illustré dans la Fig. 4, il est bien entendu qu'en pratique, il n'y aura pas cet espace libre entre divers composants et que la partie 88 sera de préférence en contact étroit avec la partie 96.
Bien que plusieurs formes de réalisation aient été décrites, il est bien entendu que des variantes sont possibles. Par exemple, le bouclier thermique pourrait avoir un joint d'étanchéité sur sa périphérie externe. Le bouclier thermique pourrait être scellé sur le diamètre externe mineur de la volute fixe ou sur la surface supérieure de la volute fixe, par exemple par une partie 94. On pourrait également fixer le bouclier thermique par l'un quelconque des divers procédés. Comme exemple, on pourrait ajuster de manière serrée le bouclier thermique autour du renflement de la soupape anti-retour 42 ou l'ajuster de manière serrée sur sa périphérie externe dans le couvercle terminal. De nouveau, comme mentionné, on pourrait fixer le bouclier thermique par une vis, par exemple.
On pourrait également incorporer le bouclier thermique au-dessus d'une plaque séparatrice standard. Ce bouclier thermique offrirait beaucoup des mêmes avantages.
Bien qu'on ait décrit une forme de réalisation préférée de l'invention, un expert en la technique admettra que les variantes entreraient dans le cadre de l'invention. C'est pourquoi il convient d'étudier les revendications suivantes pour déterminer le véritable champ d'application et le vrai contenu de l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Compresseur à volutes (20) comprenant :
un boîtier scellé,
un premier élément de volute (24) qui a une base et une enveloppe généralement spiralée qui s'étend depuis ladite base, ladite base étant scellée audit boîtier pour définir une chambre de pression de décharge
(32) sur un côté de ladite base et une chambre de pression d'aspiration (40) sur un second côté. de ladite base,
un second élément de volute (22) qui a une base et une enveloppe généralement spiralée qui s'étend depuis ladite base, lesdites enveloppes desdits premier et second éléments de volute (24, 22) s'emboîtant pour définir des chambres de compression,
un moteur pour l'entraînement dudit second élément de volute (22) en orbite par rapport audit premier élément de volute (24), et
un bouclier thermique mince (46) positionné entre ladite base dudit premier élément de volute (24) et ladite chambre de pression de décharge (32).
2.- Compresseur à volutes (20) selon la
Volute compressor with heat shield.
Background of the invention.
The present invention relates to a scroll compressor of the type in which the non-orbital scroll includes a separating plate device and in which a heat shield is placed above the base of the non-orbital scroll to reduce the amount of heat of the gas. discharge pressure which reaches the non-orbital volute.
Modern refrigeration compressors are often mounted in an airtight box. In these compressors, the pump unit for compressing the refrigerant is positioned at one end and a motor for driving the pump unit is positioned at the other end. Often the refrigerant under suction pressure can circulate on the engine, cooling it. In these compressors, it becomes necessary to separate the suction pressure chamber from the discharge pressure chamber. Typically, a plate separates the housing into a suction pressure chamber and a discharge pressure chamber.
A popular type of modern compressor is a scroll compressor. A scroll compressor includes a pair of scroll elements which each have a base and a generally spiral casing which extends from the base. The envelopes of the two scroll elements fit together to define compression chambers. One of the volute elements is driven in orbit relative to the other and, during this orbital movement, the compression chambers decrease in volume.
In conventional scroll compressors, the non-orbital scroll is not sealed against the compressor housing. Instead, a separate separator plate is typically positioned outward from the base of the non-orbital scroll to separate the housing into the suction pressure chamber and the discharge pressure chamber. More typically, a discharge pressure chamber is formed above the separator plate and the area below the separator plate is at suction pressure.
More recently, it has been proposed to incorporate the separation function at the base of the non-orbital volute. In these compressors, the base of the non-orbital scroll is sealed to the housing. The discharge pressure chamber is therefore located on one side of the base of the non-orbital volute.
In refrigerant compressors, the compressed refrigerant often reaches relatively high temperatures. With the improvements of recent scroll compressors discussed above, this hot gas communicates with the back of the base of the non-orbital scroll. The base of the volute can therefore reach undesirable high temperatures, thereby transferring a considerable amount of heat to the suction side of the compressor.
Summary of the invention.
In a described embodiment of the invention, a scroll compressor has an orbital scroll member and a non-orbital scroll member. The non-orbital scroll is also used to separate a housing containing the two scroll elements into suction pressure and discharge pressure chambers. The non-orbital scroll preferably has an outer peripheral surface which is sealed to an inner peripheral surface of the housing to seal the housing and define the suction pressure and discharge pressure chambers. Other ways can be used to seal the non-orbital scroll to the case.
A thin heat shield is installed outside the base of the non-orbital scroll to minimize the heat from the discharge pressure chamber which reaches the base of the non-orbital scroll.
In a preferred embodiment, the heat shield can be a thin metal shield, such as steel, or can be formed from a plastic. It is preferred that the heat shield is positioned between the discharge pressure chamber and the sealing point between the non-orbital scroll and the housing.
In another aspect, the heat shield has leakage paths such that a portion of the refrigerant under discharge pressure can flow past the heat shield into chambers between the heat shield and the non-orbital scroll. The refrigerant under discharge pressure in these chambers will reduce any possibility of vibration or noise due to minute differences in pressure across the heat shield.
In one embodiment, a safety valve extends through the base of the non-orbital scroll and extends through the heat shield. The opening of the heat shield which receives the valve is preferably larger than the outer periphery of the valve so that there is a free space between the valve and the opening of the heat shield. This allows the assembly of parts and offers additional passages to allow the displacement in the chambers of the gas which balances the pressure.
The shield may also have a through hole. It is the preferred embodiment with the safety valve mounted on the suction side.
In another embodiment, the heat shield surrounds a bulge in the base of the non-orbital scroll which receives the check valve. There is either a free space, as in the first embodiment, or the bulge is formed in an irregular external surface so as to maintain the escape routes.
The non-orbital scroll is preferably provided with an outer surface on the base which faces the discharge pressure chamber which has a convolutional configuration to provide structural strength. In a preferred embodiment, there is a radially outer central rib which has indentations both axially below and axially above the central rib. In the invention, these indentations form the aforementioned chambers which receive the discharge pressure gas. In addition, other ribs extend radially outward and are curved to support the inner surface of the heat shield. The indentations extend between these ribs which extend radially.
These particularities and other particularities of the invention will be better understood on reading the following specification and drawings.
Brief description of the drawings.
Fig. 1A shows a first embodiment of a scroll compressor.
Fig. 1B is a cross-sectional view of part of the embodiment of FIG. 1A.
Fig. 2 shows a second embodiment.
Fig. 3 shows a non-orbital scroll of the invention.
Fig. 4 shows another embodiment.
Detailed description of preferred embodiments.
Fig. 1A represents a scroll compressor 20. The scroll compressor 20 comprises an orbital scroll 22 and a non-orbital scroll 24. A central shell 26 is fixed to an upper shell 28, for example by welding. Discharge pressure tube
30 extends towards the outside of the upper shell 28. A discharge pressure chamber 32 is defined in the upper shell 28 and communicates with the tube 30.
The non-orbital scroll 24 has a base and a spiral envelope which extends from the base, in a known manner. In the non-orbital volute 24, the base is however sealed at 34 at the inner periphery of the upper shell 28. The base itself can form a sealing joint or a separate sealing element can be used. A shaft 36 is driven by a motor to drive the orbital volute 22. A suction tube 38 extends through the central shell 26 to deliver coolant to a chamber 40. The sealing joint between the base of the volute not orbital and the upper shell 28 divides the interior of the housing into a discharge pressure chamber 32 and a suction pressure chamber 40.
A bulge 42 on the base receives a non-return valve 44, shown diagrammatically. The refrigerant is compressed between the orbital and non-orbital scrolls 22 and 24 and passes through the non-return valve 44 in the chamber 32.
The gas in chamber 32 is relatively hot after being compressed. The back of the base of the non-orbital scroll 24 could therefore become hot if the gas in the chamber 32 were to communicate freely with the base. The invention therefore comprises a thin heat shield 46 between the chamber 32 and the base of the non-orbital volute 24. A cylindrical part 48, extending downward, of the heat shield rests freely between an external peripheral part 49 of the volute non-orbital 34 and an inner peripheral portion of the housing 28. In fact, the heat shield can be loosely adjusted and does not necessarily have to be attached to either the non-orbital scroll
24 or to the housing 28.
The heat shield 46 is shown receiving a safety valve 50 which extends through the base of the non-orbital volute 24 and also through an opening 52 of the heat shield 46.
As can be seen in Fig. 1B, the opening 52 is formed so as to be larger than the external periphery of the valve 50. The refrigerant of the chamber 32 can therefore communicate with spaces between the non-orbital volute 24 and the heat shield 46, such as spaces 56 and 58. One can also envisage small leaks on the internal diameter, on the external diameter or in other places. This gas will prevent the heat shield 46 from flexing, vibrating, or otherwise making an unwanted noise due to the pressure imbalance. Thus, the supply of discharge pressure gas on both sides of the heat shield 46 will ensure that the heat shield will not be subject to unwanted vibration or noise during operation.
As also shown, a central rib 54 extends around the outer periphery of the base of the non-orbital scroll 24. In addition, a radially extending rib 59 extends and supports the heat shield 46. Again, the heat shield 46 is not fixed to the ribs 59 or to any other structure of the non-orbital volute 24. Alternatively, the two elements can be connected, for example, by screws. Thus, although the ribs 59 support the heat shield 46 in a preferred embodiment, the refrigerant is able to escape on the periphery around the ribs and in the indentations and the chambers or spaces 56 and 58.
A second embodiment 60 is shown in FIG. 2. In the second embodiment 60, a bulge 42 is formed to present projections 62 which extend outward. The heat shield 64 has an opening 66 which surrounds the bulge, but the spaces between the projections 62 allow leakage. Alternatively, the shield could have notches on its internal diameter.
As shown in Fig. 3, the ribs 59 extending radially separate the indentations 56 and 58. The rib 54 extending in the central position extends around the periphery of the base of the non-orbital scroll. This structure offers functional advantages to ensure better stability and better structure for the non-orbital scroll. The structure, however, also forms pockets which ensure better operation of the heat shield.
Fig. 4 shows another embodiment in which the terminal cover 80 is positioned relative to the non-orbital scroll 83 and to the crank box 83 as shown. The central shell 86 extends upwards. A welded joint is formed between a part 88 extending downwards from the terminal cover 80 and a central shell 89 at 90. The heat shield 92 has a part 94 extending radially outwards in another part 96 which s 'extends axially downwards. The parts 94 and 96 prevent re-entry of welding contaminants into the compressor shell when the terminal cover 80 is welded to the central shell 86. Furthermore, the seal between the heat shield 92 and the housing could be formed in Part 94 or Part 96.
If free space is shown in Fig. 4, it is understood that in practice, there will not be this free space between various components and that the part 88 will preferably be in close contact with the part 96.
Although several embodiments have been described, it is understood that variants are possible. For example, the heat shield could have a gasket on its outer periphery. The heat shield could be sealed to the minor outer diameter of the fixed volute or to the upper surface of the fixed volute, for example by a portion 94. The heat shield could also be fixed by any of the various methods. As an example, one could tightly adjust the heat shield around the bulge of the non-return valve 42 or adjust it tightly on its outer periphery in the end cover. Again, as mentioned, one could fix the heat shield by a screw, for example.
We could also incorporate the heat shield over a standard separator plate. This heat shield would offer many of the same benefits.
Although a preferred embodiment of the invention has been described, a person skilled in the art will recognize that the variants would fall within the scope of the invention. This is why the following claims should be studied in order to determine the true scope and the true content of the invention.
CLAIMS
1.- scroll compressor (20) comprising:
a sealed housing,
a first scroll member (24) which has a base and a generally spiral casing which extends from said base, said base being sealed to said housing to define a discharge pressure chamber
(32) on one side of said base and a suction pressure chamber (40) on a second side. from said base,
a second volute element (22) which has a base and a generally spiraled envelope which extends from said base, said envelopes of said first and second volute elements (24, 22) fitting together to define compression chambers,
a motor for driving said second volute element (22) in orbit relative to said first volute element (24), and
a thin heat shield (46) positioned between said base of said first scroll member (24) and said discharge pressure chamber (32).
2.- scroll compressor (20) according to the