Compresseur oscillant synchrone pour courant alternatif. La présente invention a pour objet un compresseur oscillant synchrone pour courant alternatif de petite puissance applicable no tamment aux appareils frigorifiques mé nagers.
Les dispositions adoptées dans le compres seur objet de l'invention ont pour but: 1 d'assurer- un rendement électromécanique et un facteur de puissance élevés; 2 d'éviter la désaimantation des aimants permanents si le courant d'alimentation alternatif dépasse les valeurs prévues; 3 de permettre de. modifier au cours de la marche du compresseur la fréquence pro pre d'oscillation de l'équipage mobile, et donc de permettre de maintenir au moins approximativement, pour toutes les con ditions de marche du compresseur, cette fréquence propre égale à celle du courant d'alimentation alternatif;
4 d'éviter la nécessité de placer le compres seur dans une chambre étanche, par le fait qu'aucune pièce mobile ne traverse une paroi séparant l'atmosphère d'une cham bre contenant du gaz comprimé; 5 de permettre à volonté de réaliser un ou deux étages de compression par simple mise en série ou en parallèle des deux cy lindres de compression.
Ces divers buts peuvent être atteints dans le compresseur objet de l'invention par le fait qu'il comporte -Lin système magnétique pré sentant deux branches, une enveloppe cylin drique en un matériau non magnétique fer- mée à ses deux extrémités et .
traversant de part en part le système magnétique, -un équipage mobile moteur comportant un noyau disposé à l'intérieur de l'enveloppe et dépla- qable entre les deux pôles du système magné tique formés aux intersections de ce dernier avec l'enveloppe, un enroulement d'excitation destiné à être alimenté en courant alternatif et engendrant -an flux magnétique alternatif traversant le noyau et se fermant par les deux branches du système magnétique,
au moins deux aimants" permanents disposés sy métriquement de part et d'autre de l'enve loppe et engendrant des flux magnétiques se fermant à travers le noyau en créant aux deux extrémités dé celui-ci des pôles de même nom et enfin des moyens de réglage permet tant de modifier pendant la marche du com presseur la valeur de la fréquence propre d'oscillation de l'équipage mobile.
Le dessin annexé montre, schématique ment et à titre d'exemple, une forme d'exé cution dé l'ensemble moteur- compresseur.
La fig. 1 est une vue en coupe axiale d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en plan, à plus pe tite échelle, d'une seconde forme d'exécution. La fig. S en est une vue de côté.
Selon la forme d'exécution représentée à la fig. 1 du dessin annexé, l'ensemble moteur- compresseur comporte un moteur actionnant un compresseur à deux étages.
Le moteur comporte un système magnéti que présentant une partie fixe 1 .en tôles dynamo empilées et un noyau ou navette 2. La, partie fixe 1 du système magnétique pré sente deux branches formant un<B>0</B> fermé (fig. 1).
Cette partie fixe comporte deux ouvertures circulaires 3 pratiquées suivant l'axe horizontal 4 du<B>0</B> et dans lesquelles est engagée une enveloppe cylindrique 5 dont les parois très minces (quelques dixièmes de millimètre) sont en métal non magnétique et présentant une grande résistivité électrique (de l'ordre de 80 micro-ohm/cm). Deux aimants permanents 6 sont disposés de part et d'autre de l'enveloppe 5 dans le plan de symétrie 7 du<B>0</B> formé par le système magné tique, perpendiculaire à l'axe 4 de l'enveloppe cylindrique 5. Leurs pôles S sont en contact avec les parois latérales de l'enveloppe 5, tan dis que leurs pôles N sont en contact avec le système magnétique.
Le noyau ou navette 2 coulisse à l'intérieur de l'enveloppe 5, et sa position axiale est définie par deux ressorts de rappel 8 prenant appui sur les parois d'extrémité 9 de l'enveloppe cylindrique 5. De plus, les flux magnétiques engendrés par les aimants permanents 6 se fermant suivant les chemins 10 et 11, le noyau prend automati quement une position d'équilibre pour laquelle les résistances magnétiques des circuits 10 et 11 sont égales. Cette condition est obtenue lorsque le noyau occupe une position symé trique (fig. 1) par rapport à l'axe vertical 7 du<B>0</B> formé par le système magnétique fixe 1.
Un enroulement 12 entourant l'enveloppe cy lindrique 5 et logé de part et d'autre des aimants permanents 6 est relié par l'intermé diaire d'un interrupteur 13 à un réseau 14 <B>do</B> distribution d'énergie électrique de cou rant alternatif. Cet enroulement 12 engendre deux flux magnétiques alternatifs parcourant chacun l'une des moitiés du système magnéti que suivant les chemins 15 et 16 et se fermant tous deux à travers le noyau 2.
Chaque extrémité du noyau 2 porte une tige 20, 30 coulissant dans un presse-étoupe 21, 31 et traversant chacune l'une des parois d'extrémité 9. Chaque tige 20, 30 porte un piston 22, 32 coulissant dans un cylindre de compression 23, 33, ouvert à ses deux extré mités et porté par une paroi 24, 34 fixée à un carter 25, 35 porté par chaque paroi d'extrémité 9. Les extrémités des cylindres 23, 33, opposées au noyau 2, sont gbturées chacune par une soupape 26, 36 soumise à l'action d'un ressort 27, 37 prenant appui sur le fond de chacun des carters 25, 35.
La paroi 24 divise le carter 25 en deux chambres<B>2</B>8 et 29, tandis que la paroi 34 divise le carter 35 en deux chambres 38 et 39.
La chambre 28 est en liaison, par un con duit d'aspiration 40, avec l'atmosphère ou comme indiqué en pointillé avec le circuit basse pression 58 d'un appareil frigorifique. Les chambres 29 et 38 sont reliées l'une -, l'autre par une conduite 41, et la chambre 39 est munie d'une conduite 42 de refoulement. Cette dernière peut être, comme représenté en pointillé, reliée à un circuit haute pression 59 alimentant en air comprimé un récepteur, par exemple un détendeur ou un réfrigéra teur 60 d'une armoire frigorifique. Les extré mités des cylindres de compression 23 et 33 s'ouvrant respectivement dans les chambres 28 et 38 présentent chacune une entrée coni que 43.
Les chambres 44, de volume variable, délimitées par les faces frontales du noyau 2 et les parois d'extrémité 9 de l'enveloppe 5, sont reliées entre elles par un conduit de transfert 45 muni d'un dispositif de réglage 46 de son débit. Ce dispositif représenté schématiquement dans la fig. 1 est constitué, dans la forme d'exécution représentée, par une vanne électromagnétique dont la position de l'organe d'obturation 47 peut être modi fiée et fixée par variation de la tension d'ali mentation de l'enroulement d'excitation 48.
Dans la variante représentée à la fig. 1 en pointillé, les chambres 44 peuvent être reliées par des conduites 61, 62, 63 et une vanne 64 à voies multiples, d'une part, au circuit haute pression 59 alimentant le réfrigérateur 60 et, d'autre part, à la conduite basse pression 58.
Le fonctionnement du compresseur décrit ci-dessus en référence à la fig. 1 est le sui- va."t-_ En position de repos, le noyau 2 occupe la position représentée à la fig. 1 pour laquelle les circuits magnétiques 10 et 11 présentent des résistances magnétiques égales entre elles. Lors de la fermeture de l'interrupteur 13, l'enroulement 12 est alimenté en courant alternatif. En conséquence, pendant. une pre mière demi-période, l'enroulement 12 engen dre -un flux magnétique dans le noyau 2 qui se ferme à travers les deux branches du sys tème magnétique suivant les chemins 15 et 16.
Ce flux magnétique s'additionne par exemple dans l'entrefer 49 aux flux engendrés par les aimants permanents 6 et se soustrait de ces derniers dans l'entrefer 50. Il s'ensuit un déséquilibre dans les forces d'attraction ma gnétique agissant sur les extrémités du noyau 2 et un déplacement de celui-ci vers la droite de la fig. 1. Au cours de la demi-période sui vante du courant alternatif alimentant l'en roulement 12, le flux magnétique engendré par ce dernier s'inverse, de sorte que le noyau 2 est attiré vers la gauche du dessin. Ainsi, le courant alternatif alimentant l'enroulement 12 entraîne ce noyau 2 dans un mouvement oscillatoire rectiligne dont la fréquence est égale à celle dudit courant alternatif.
Lorsque le noyau est dans sa position extrême droite, le plan de la face 51 du piston 22 est situé dans l'entrée conique 43 du cylin dre 23, de sorte que du gaz peut pénétrer à l'intérieur de ce dernier. Pendant le déplace ment en sens inverse du noyau 2, jusque dans sa position extrême gauche, le piston 22 com prime le gaz introduit dans le cylindre 23. Sous l'action de la pression du gaz, la sou pape 26 se soulève et le gaz est refoulé dans la chambre 38 par la conduite 41. Lorsque le noyau 2 est dans sa position extrême gauche, le plan de la face 52 du piston 32 est situé à l'intérieur de l'entrée conique 43 du cylindre 33.
Du gaz pénètre donc dans ce dernier, et pendant la course suivante du noyau 2 jusqu'à sa position extrême droite, le gaz est com primé dans ce cylindre 33 une deuxième sois. Sous l'action de la pression du gaz, la sou pape 36 se soulève et ce gaz comprimé est refoulé par la conduite 42. Pour obtenir une 'amplitude importante du mouvement du noyau, il est nécessaire que la. fréquence propre d'oscillation de tout l'équipage mobile comprenànt le noyau 2, les tiges 20 et 30 ainsi que les pistons 22 et 32 soit approximativement égale à la fréquence imposée à cet équipage mobile par le courant alternatif d'alimentation de l'enroulement 12.
En effet, lorsque ces deux fréquences sont égales, l'équipage entre en résonance et le rendement électromécanique atteint un maxi mum, de même que le facteur de puissance.
De l'examen du dessin annexé, on voit que la fréquence propre de cet équipage mobile est fonction, outre des masses entrant en jeu des volumes 44 si ceux-ci sont étanches, de la pression régnant dans ces volumes, des carac téristiques dés ressorts 8 et des pressions ré gnant dans les cylindres 23 et 33.
En prévoyant un jeu suffisamment,,petit entre le noyau 2 et l'enveloppe cylindrique 5, il est aisé de réaliser une étanchéité suffisante de ces chambres 44 pour obtenir une com- pression élastique du gaz contenu dans cel les-ci, de sorte que l'action de ce gaz sur le noyau s'additionne à celle des ressorts. Dès lors, les volumes de ces chambres 44 ainsi que les pressions moyennes régnant dans celles-ci influent sur la valeur de la fréquence propre d'oscillation de l'équipage mobile, et il est possible de modifier et fixer la valeur de cette fréquence par modification de la pression ré gnant dans ces chambres.
On obtiendra donc à volonté la fréquence propre désirée, en reliant les chambres 44 par l'intermédiaire des conduites 61, 62, 63 et de la vanne 6'4 soit à la basse pression de l'appareil, soit à la haute pression. On pour rait aussi relier ces chambres 44 à une partie du circuit dans laquelle règne une pression intermédiaire.
Un autre moyen de réglage est fourni par la valve 46. En effet, si celle-ci est ouverte, aucune variation de pression ne peut se pro duire pendant le mouvement du noyau 2 clans les chambres 44, l'équilibre des pressions s'établissant à travers la conduite de trans fert 45. La valeur de la fréquence propre de l'équipage mobile est alors au minimum. Au fur et à mesure que la valve 46 se ferme, le taux de compression augmente dans les cham bres 44 et la fréquence propre de l'équipage mobile augmente jusqu'à une valeur optima.
Ces deux méthodes de régulation, par va riation de la pression moyenne dans les cham bres 44 et par ouverture progressive de la valve 46, peuvent être employées séparément ou simultanément.
En branchant l'enroulement 48 en série avec l'enroulement 12, comme représenté à la fig. 1, on obtient un réglage automatique de la fréquence- propre d'oscillation de l'équi page mobile. En effet, lorsque cette fréquence est plus petite que celle du courant alternatif, la puissance nécessaire au fonctionnement du compresseur est relativement grande et il s'ensuit que le courant parcourant l'enroule ment 48 est relativement grand. En consé quence, l'organe d'obturation 47 est attiré contre l'action de son ressort de rappel et tend à interrompre la liaison reliant les cham bres 44.
De ce fait, la pression moyenne dans ces chambres augmente, ce qui provoque une augmentation de la fréquence propre de l'équipage mobile. Lorsque la fréquence de ce dernier est accordée sur celle du réseau d'alimentation, la puissance absorbée atteint un minimum et l'ouverture de la vanne élec tromagnétique un maximum. Pour obtenir un réglage automatique stable, il est avantageux de faire en sorte que la fréquence propre d'oscillation de l'équipage mobile ne puisse jamais atteindre la valeur de la fréquence du réseau d'alimentation, mais s'en approche suffisamment pour qu'en pratique l'équipage mobile entre en résonance.
La commande de la vanne 46 peut être réalisée d'autre manière, par exemple à l'aide d'un rhéostat actionné manuellement ou auto matiquement.
Dans la forme d'exécution selon les fig. 2 et 3, le compresseur est de construction exac tement semblable à celle décrite ci-dessus, sauf en: ce qui concerne la forme et la disposition du système magnétique et des aimants per manents, Dans çette seçonde forme d'exécu- tion, le système magnétique est constitué par deux joues 54 en tôle feuilletée traversées par l'enveloppe cylindrique 5 et reliées par deux jougs 55.
Les aimants permanents 6 en forme de fer à cheval sont au nombre de quatre et disposés de part et d'autre de l'enveloppe 5, symétriquement par rapport à. un plan dia métral 56, lui-même perpendiculaire 'au plan diamétral 57 de symétrie du système magné tique. Ces quatre aimants permanents sont placés en opposition les uns par rapport aux autres, de manière à obtenir aux deux extré mités du noyau 2 des pôles de même nom, comme décrit en référence à la fig. 1.
Leurs quatre branches portant des pôles S sont si tuées dans le plan de symétrie du système magnétique perpendiculaire à l'axe de l'en veloppe cylindrique 5 et leurs quatre bran ches portant les pôles N sont. situées dans les plans contenant les joues 54 du système ma gnétique.
De ce gui précède et de l'examen du dessin annexé, on peut aisément se rendre compte que la possibilité de modifier sur une très grande échelle la valeur de la fréquence pro pre d'oscillation de l'équipage mobile du com presseur permet d'assurer un rendement électromécanique et un facteur de puissance élevés.
On voit que dans les deux formes d'exécu tion le flux magnétique engendré par l'en roulement 12 ne traverse pas les aimants permanents, mais se referme par les deux branches du système magnétique formant un <B>0.</B> Ainsi, le risque de désaimantation de ces aimants permanents s'en trouve réduit.
En outre, la construction décrite permet de réaliser un ensemble compact qui peut aisément être rendu étanche, ce qui évite la nécessité de prévoir encore une enveloppe étanche. L'étanchéité de l'ensemble est d'au tant plus aisée à réaliser que les organes mo biles de celui-ci traversent uniquement des parois internes à L'enveloppe 5 ou aux carters 25 et 35.
De plus, les deux cylindres de compression du compresseur décrit peuvent être reliés en série, emme décrit en référence à la fig. 1, afin de réaliser un efrësseur â deux étages, mais on peut également supprimer la con duite 41 et brancher les deux cylindres de compression en parallèle ou les faire alimen ter chacun un circuit d'utilisation distinct.
Il est évidemment avantageux de réduire dans la mesure du possible les frottements de l'équipage mobile. Dans ce but, les aimants permanents 6 des deux compresseurs sont dis posés de part et d'autre de l'enveloppe 5 sui vant un même plan diamétral et sont choisis d'égale puissance, de manière que les actions exercées par ceux-ci sur le noyau 2 s'annulent et que ce noyau reste flottant dans l'axe de l'enveloppe cylindrique 5.
Dans le but de réduire les vibrations transmises au bâti portant le compresseur, on peut monter, sur un même bâti, deux com presseurs tels que décrits ci-dessus en les disposant suivant un même axe et en bran chant leurs enroulements 12 de manière que leurs deux équipages mobiles oscillent en opposition de phase.
Deux formes d'exécution du compresseur objet de l'invention ont été décrites, à titre d'exemple et en référence au dessin schémati que annexé, mais il va sans dire que de multi ples variantes peuvent être conçues, adaptées aux conditions et exigences imposées dans chaque cas particulier. De plus, certains organes et éléments décrits pourraient être remplacés par leurs équivalents sans sortir du cadre de la protection revendiquée.