EP0007362A1 - Compresseur a pistons derive d'un moteur thermique alternatif. - Google Patents

Compresseur a pistons derive d'un moteur thermique alternatif.

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EP0007362A1
EP0007362A1 EP78900153A EP78900153A EP0007362A1 EP 0007362 A1 EP0007362 A1 EP 0007362A1 EP 78900153 A EP78900153 A EP 78900153A EP 78900153 A EP78900153 A EP 78900153A EP 0007362 A1 EP0007362 A1 EP 0007362A1
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EP
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compressor
cylinder head
enclosure
fixed
cover
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Francois Leorat
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Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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Renault SAS
Regie Nationale des Usines Renault
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/04—Conversion of internal-combustion engine cylinder units to pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps
    • Y10S417/902—Hermetically sealed motor pump unit

Definitions

  • the present invention due to the collaboration of Mr. Institut LEORAT, relates to a compressor construction from the transformation of an alternative heat engine, in particular for a refrigerant compressor of the open type, semi-hermetic or hermetic.
  • This invention is applicable to most types of reciprocating engines, whether initially diesel or petrol, air or water cooled, jacketed or not, provided they are originally fitted with removable cylinder heads .
  • the present invention specifically proposes to carry out the transformation of an alternative heat engine into a compressor, in particular a refrigeration compressor, so as to take advantage of an advantageous low cost resulting from the mass production of the main component parts of a heat engine, all respecting the functional constraints specific to the compressors.
  • the invention essentially consists, while retaining, among the constituent parts of an alternative heat engine, those (among the most expensive, precisely cylinder cylinders, mobile equipment, oil pump) which are directly usable in the compressor application , enclose the cylinder block in a container made of sealed, pressure-resistant welded sheet steel and make the essential cylinder block / container connections essential (mechanical drive of the compressor, suction and discharge of working fluid, etc.) ).
  • the invention relates to a piston compressor structure of the sealed enclosure type, characterized in that its specific cylinder head is supplemented by a set of parts of the internal combustion engine as standard, the compressor drive being carried out through the sealed enclosure by an external motor.
  • the compressor is generally fixed to the cover of the sealed enclosure by its cylinder head, either by a connecting piece fixed at the end of the cylinder head and by a connecting piece fixed at the same end of the cylinder block and bearing on the support of the members.
  • driving the compressor through the cover of the sealed enclosure i.e. the cover itself consists of the cylinder head fitted with flanges and appropriate covers, its other members being fixed to said cylinder head in the sealed enclosure where they are connected to the drive means passing through the enclosure.
  • Additional fixing means fixed to the mounting plates of accessories of the basic motor not used for the compressor, connect the latter to fixing points of the sealed enclosure, in particular for the most important models.
  • the intake will be carried out directly on the enclosure, the compressor suction directly in it or by an external outlet directly connected to the cillasse of which it constitutes a fixing element to the enclosure.
  • the drive is carried out by means of a flexible coupling housed inside the enclosure, the coupling being driven by a short intermediate shaft, journalled by means of bearings and provided with sealing means.
  • the coupling preferably flexible, of the type with two coaxial pinions connected by chain, will be connected to the intermediate shaft by a seal of the type with sliding grooves, in particular for the models of the type suspended on the cylinder head forming a cover, which facilitates mounting.
  • FIG. 1 represents a preferred embodiment of the invention
  • FIGS. 2 and 3 illustrate variants of the embodiment represented by FIG. 1,
  • FIG. 1 the cylinder block 2 has been freed from the accessories specific to operation with a heat engine (supply, distribution, ignition, cooling, flywheel, etc.) and provided with a specific cylinder head 3 with automatic valves (for refrigerant for example).
  • the housing / cylinder head assembly is introduced into a container 1 made of thick sheet steel, assembled by welding, the cover 4 of which maintains the position. of the housing / cylinder head assembly as described below: a plate 10, welded to the cover 4, is bolted by means of studs 11 to the front end of the cylinder head 3.
  • the plate 10 allows, on the other hand, the passage of the discharge pipe 6.
  • a bearing support part 15 is welded to the cover 4, its axis being coincident with that of the crankshaft 13.
  • a connecting piece 12, bolted to the cylinder block 2 is supported on a bearing surface of the bearing 15 and collects the overturning torque during the operation of the compressor.
  • the cover 4 is itself made integral with the container 1 by the bolts 24, by means of the flanges 19 welded on 1 and on 4.
  • the compressor drive is carried out by means of a flexible coupling 14 fixed in place and place of the flywheel on the fixing plate or cake of the crankshaft 13.
  • the coupling 14 drives an intermediate shaft 20, which carries the rotary seal 16 held in place by the cover 17.
  • the coupling 14 can be advantageously of the type with two coaxial sprockets with Brampton chain.
  • stretchers 18 can be mounted on the buffers side 7 for fixing the motor.
  • the stretchers consisting of a cylindrical rod with a conical end, engage in the circular chamfered orifices of the parts 8 welded to the bottom 26 of the container 1, thus eliminating the overhang.
  • a shoe or roller 9 can facilitate the installation of the cylinder block / cylinder head assembly in the container 1.
  • the stretchers 18 can be fixed in position 22 on the rear part of the cylinder head. ( Figure 2) or in position 23 on the cylinder block (in place of the water pump, or the timing cover, or any other accessory originally fitted to this face of the engine), as shown in Figure 3.
  • the intake manifold 5 can be welded in any favorable location of the container 1, for example on the bottom 26 ( Figures 1 and 2).
  • the tubing 5 is then necessarily fixed to the bottom 26 so that its inner end enters a suitable orifice in the cylinder head 3, the seal being produced by means of a seal 25 ( Figure 3).
  • the container 30, cylindrical has at its upper part a rectangular opening constituted by a large section frame 36 welded to the container.
  • the dimensions of this frame 36 are such that the cylinder block 2, with the coupling14 previously fixed on the oil cake of the crankshaft 13, can be lowered through this frame into the container 30.
  • the cylinder head 31 secured to the cylinder block 2 thanks to the studs 35 rests on its underside by its sole 39 on the frame 36, to which it is fixed by the bolts 37.
  • the cylinder head 31 is closed by the cover 33, secured by the bolts 34, which allows direct access to the valves.
  • the arrangement of the coupling 14 is similar to that described with respect to the variant of FIG. 1, except that: - the connecting piece 12 no longer has any reason to be,
  • the shaft 20 drives the coupling 13 by means of sliding grooves, which makes it possible to slide the shaft 20 into position when the cylinder block 2 is in place in the container 30, the coupling 14 having been previously fixed on the crankshaft cake 13.
  • the inlet 32 and outlet 38 pipes are most conveniently arranged on the lateral faces of the cylinder head, as in the example in FIG. 3.

Abstract

Construction de compresseurs a piston du type sous enceinte etanche. La culasse specifique du compresseur (3) est completee par un ensemble de pieces de moteur a combustion interne de serie (2), le compresseur etant entraine a travers l'enceinte etanche (1) par un moteur exterieur. Construction economique de groupes motocompresseurs a puissances moyennes et elevees, notamment pour installations frigorifiques.

Description

La présente invention, due à la collaboration de M. François LEORAT, se rapporte à une construction de compresseur à partir de la transformation d'un moteur thermique alternatif, notamment pour compresseur de fluide frigorifique de type ouvert, semi-hermétique ou hermétique.
Cette invention est applicable à la plupart des types de moteurs alternatifs, qu'ils soient initialement à cycle diesel ou à essence, à refroidissement par air ou par eau, chemises ou non, pourvu qu'ils soient munis à l'origine de culasses amovibles.
On sait qu'en ce qui concerne les compresseurs à pistons mono ou polycylindriques de faible puissance, quels que soient leurs types (ouverts, semi-hermétiques ou hermétiques), les cadences de fabrication sont extrêmement élevées, car ces appareils correspondent a des applications de très grande diffusion, électroménager., petite climatisation statique ou automobile, etc. En revanche, dès que l'on aborde des niveaux de puissance correspondant aux applications dites de "froid industriel" ou de climatisation centralisée, par exemple, les cadences qui atteignent annuellement plusieurs millions d'unités pour les faibles puissances ne dépassent pas quelques milliers, voire même quelques centaines d'unités par an pour les appareils de forte puissance. Comme, d'autre part, le marché est partagé entre un nombre relativement important de constructeurs, on conçoit que, notamment pour les compresseurs à pistons de puissance moyenne ou forte, très généralement de type ouvert, les séries" de fabrication soient petites ou très petites. Cet état de fait explique poux une large part le prix élevé de ces matériels, prix justifié en outre par la haute qualité métallurgique - absence de porosités et de fissures, homogénéité parfaite - requise pour les carters et les pièces de fermeture, en vue d'assurer l'indispensable étanchéité et la résistance à l'éclatement.
Or, on ne peut que constater, d'une part, l'analogie morphologique marquée entre moteurs thermiques alternatifs et compresseurs, d'autre part, la très grande différence de prix en faveur des moteurs thermiques, différence due pour l'essentiel à l'effet de construction en grandes séries. La présente invention se propose précisément de réaliser la transformation d'un moteur thermique alternatif en compresseur, notamment frigorifique, de manière à tirer un parti avantageux de bas prix résultant de la construction en grande série des pièces constitutives principales d'un moteur thermique, tout en respectant les contraintes fonctionnelles spécifiques aux compresseurs. L'invention consiste pour l'essentiel, tout en conservant, parmi les pièces constitutives d'un moteur thermique alternatif, celles (parmi les plus coûteuses, précisément cartercylindres, équipage mobile, pompe à huile) qui sont directement utilisables dans l'application compresseur, à enfermer le carter-cylindres dans un conteneur en tôle d'acier soudée étanche et résistant à la pression et à réaliser les liaisons fonctionnelles carter-cylindres/conteneur indispensables (entraînement mécanique du compresseur, aspiration et refoulement du fluide de travail, etc.).
Ainsi, d'une façon générale, l'invention concerne une structure de compresseur à pistons du type sous enceinte étanche, caractérisé en ce que sa culasse spécifique de compressejur est complétée par un ensemble de pièces de moteur à combustion interne de série, l'entraînement du compresseur étant réalisé à travers l'enceinte étanche par un moteur extérieur.
Le compresseur est généralement fixé au couvercle de l'enceinte étanche par sa culasse, soit par une pièce de liaison fixée en extrémité de la culasse et par une pièce de liaison fixée en même extrémité du bloc-cylindres et prenant appui sur le support des organes d'entraînement du compresseur à travers le couvercle de l'enceinte étanche, soit que le couvercle est constitué lui-même par la culasse munie de brides et couvercles appropriés, ses autres organes étant fixés à ladite culasse dans l'enceinte étanche où ils se raccordent aux moyens d'entraînement traversant l'enceinte.
Des moyens de fixation supplémentaires, fixés aux platines de montage d'accessoires du moteur de base non utilisées pour le compresseur, relient celui-ci à des points de fixation de l'enceinte étanche, notamment pour les modèles les plus importants.
La prise d'aspiration s'effectuera directement sur l'enceinte, le compresseur aspirant directement dans celle-ci ou par une prise extérieure raccordée directement à la cillasse dont elle constitue un élément de fixation à l'enceinte.
L'entraînement est réalisé au moyen d'un accouplement souple logé à l'intérieur de l'enceinte, l'accouplement étant attaqué par un arbre intermédiaire court, tourillonnant par l'intermédiaire de paliers et pourvu de moyens d'étanchéité.
L'accouplement, souple de préférence, du type à deux pignons coaxiaux reliés par chaîne, sera relié à l'arbre intermédiaire par un joint du type à cannelures coulissantes, notamment pour les modèles du type suspendu à la culasse formant couvercle, ce qui facilite le montage.
Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-dessous en référence aux dessins annexés, où :
- la figure 1 représente une réalisation préférentielle de l'invention,
- les figures 2 et 3 illustrent des variantes de la réalisation représentée par la figure 1,
- les figures 4 et 5 décrivent une variante alternative de réalisation de l'invention. Dans l'exemple de réalisation décrit selon la figure 1, le carter-cylindres 2 a été débarrassé des accessoires propres au fonctionnement en moteur thermique (alimentation, distribution, allumage, refroidissement, volant d'inertie, etc.) et muni d'une culasse spécifique 3 à clapets automatiques (pour fluide frigorigène par exemple). L'ensemble carter/culasse est introduit dans un conteneur 1 en tôle d'aciërépaisse, assemblé par soudure, dont le couvercle 4 assure le maintien en position. de l'ensemble carter/culasse ainsi qu'il est décrit ci-après : une platine 10, soudée au couvercle 4, est boulonnée au moyen de goujons 11 à l'extrémité avant de la culasse 3. La platine 10 permet, d'autre part, le passage de la tubulure de refoulement 6. Par ailleurs, une pièce porte-palier 15 est soudée au couvercle 4, son axe'étant confondu avec celui du vilebrequin 13. Une pièce de liaison 12, boulonnée au carter-cylindres 2, prend appui sur une portée du porte-palier 15 et encaisse le couple de renversement lors du fonctionnement du compresseur. Le couvercle 4 est lui-même rendu solidaire du conteneur 1 par les boulons 24, par l'intermédiaire des brides 19 soudées sur 1 et sur 4. L'entraînement du compresseur est réalisé au moyen d'un accouplement souple 14 fixé en lieu et place du volant d'inertie sur le plateau de fixation ou tourteau du vilebrequin 13. L'accouplement 14 entraîne un arbre intermédiaire 20, qui porte le joint d'étanchéité tournant 16 maintenu en place par le couvercle 17. L'accouplement 14 peut être avantageusement du type à deux pignons coaxiaux à chaîne Brampton.
Dans le cas où le type du moteur de base est tel que le porte-à-faux résultant de la disposition décrite ci-dessus est trop important (moteur à 6 cylindres en ligne par exemple), des brancards 18 peuvent être montés sur les tampons latéraux 7 de fixation du moteur. Les brancards, constitués d'une tige cylindrique à extrémité conique, s'engagent dans les orifices circulaires chanfreines des pièces 8 soudées au fond 26 du conteneur 1 , supprimant ainsi le porte-à-faux. Si nécessaire, un patin ou galet 9 peut faciliter la mise en place de l'ensemble carter-cylindres/culasse dans le conteneur 1.
Dans l'hypothèse où les tampons 7 n'existent pas, ou sont positionnés de manière mal commode, les brancards 18 peuvent être fixés en position 22 sur la partie arrière de la culasse. (figure 2) ou en position 23 sur le carter-cylindres (en lieu et place de la pompe à eau, ou du carter de distribution, ou de tout autre accessoire monté à l'origine sur cette face du moteur), comme indiqué à la figure 3. Si l'aspiration du fluide de travail peut se faire sans inconvénient à l'intérieur du conteneur 1 , la tubulure d'admission 5 peut être soudée en n'importe quel endroit favorable du conteneur 1, par exemple sur le fond 26 (figures 1 et 2). Dans le cas contraire, la tubulure 5 est alors nécessairement fixée sur le fond 26 de manière que son extrémité intérieure pénètre dans un orifice approprié de la culasse 3, l'étanchéité étant réalisée au moyen d'un joint 25 (figure 3).
Dans le cas d'utilisation de compresseur où s'impose une accessibilité immédiate aux clapets automatiques, la préférence ira à la variante de réalisation illustrée par les figures 4 et 5. Dans cette variante, le conteneur 30, cylindrique, comporte à sa partie supérieure une ouverture rectangulaire constituée par un cadre de forte section 36 soudé au conteneur. Les dimensions de ce cadre 36 sont telles que le carter-cylindres 2, avec l'accouplement14préalablement fixé sur le tourteau du vilebrequin 13, puisse être descendu a travers ce cadre dans le conteneur 30. La culasse 31 solidaire du carter-cylindres 2 grâce aux goujons 35 repose sur sa face inférieure par sa semelle 39 sur le cadre 36, auquel elle est fixée par les boulons 37. La culasse 31 est fermée par le couvercle 33, assujetti par les boulons 34, qui permet un accès direct aux clapets. La disposition de l'accouplement 14 est similaire à celle décrite à propos de la variante de la figure 1, à ceci près que : - la pièce de liaison 12 n'a plus de raison d'être,
- l'arbre 20 entraîne l'accouplement 13 au moyen de cannelures coulissantes, ce qui permet de glisser l'arbre 20 en position lorsque le carter-cylindres 2 est en place dans le conteneur 30, l'accouplement 14 ayant été préalablement fixé sur le tourteau du vilebrequin 13. Dans cette variante de réalisation, les tubulures d'admission 32 et de refoulement 38 sont le plus commodément disposées sur les faces latérales de la culasse, comme dans l'exemple de la figure 3.

Claims

REVENDICATIONS
1°) Compresseur à pistons du type sous enceinte étinche, com- portant une culasse spécifique de compresseur (3, 31 ), complétée par un ensemble de pièces de moteur à combustion interne (2) de série et entraîné, à travers l'enceinte étanche (1, 30) par un moteur extérieur, ledit compresseur étant fixé au couvercle (4, 39, 33) de l'enceinte étanche par sa culasse (3, 31 ), caractérisé en ce que le compresseur est fixé au couvercle (4) par une pièce de liaison (10) fixée en extrémité de la culasse (3) et par une pièce de liaison (12) fixée en même extrémité du bloc-cylindres (2) et prenant appui sur le support (15) des organes d'entraînement (20) du compresseur à travers le couvercle (4) de l'enceinte étanche (1). 2°) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle (4) est constitué par la culasse (31 ) munie de brides et couvercles appropriés (33, 39), ses autres organes (2) étant fixés à ladite culasse (31 ) dans l'enceinte étanche (30) où ils se raccordent aux moyens d'entraînement (14, 20) traversant l'enceinte (30). 3°) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens de fixation supplémentaires (18, 23) fixés aux platines de montage (7) d'accessoires du moteur de base, non utilisées pour le compresseur, relient celui-ci à des points de fixation (8 ) de l'enceinte étanche (1, 26). 4°) Compresseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'aspiration s'effectue par une prise extérieure raccordée directement à la culasse (25, 3) dont elle constitue un élément de fixation à l'enceinte. 5°) Compresseur selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que l'entraînement est réalisé au moyen d'un accouplement souple (13, 14) logé à l'inté rieur de l'enceinte (1), l'accouplement étant attaqué par un arbre intermédiaire court (20) tourillonnant par l'intermédiaire de paliers et muni de moyens d'étanchéité (16, 17).6°) Compresseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'accouplement souple (13, 14) est dû type à deux pignons coaxiaux reliés par une chaîne. 7°) Compresseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'accouplement souple (13, 14) est attaqué par l'arbre intermédiaire (20) au moyen d'un joint du type à cannelures coulissantes.
EP78900153A 1977-10-12 1978-10-06 Compresseur a pistons derive d'un moteur thermique alternatif Expired EP0007362B1 (fr)

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EP0007362B1 EP0007362B1 (fr) 1982-01-20

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DE (2) DE7912420U1 (fr)
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FR (1) FR2406098A1 (fr)
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