FR2668551A1 - Appareil et compresseur a volutes et systeme de refrigeration. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un appareil à volutes à co-rotation à écoulement positif de lubrifiant. Il comporte un moyen de pompage (130) destiné à faire circuler depuis un carter (140) un écoulement de lubrifiant remontant par un canal (120) ménagé dans l'arbre (104) d'un élément à volute (78) qui tourne en même temps qu'un autre élément à volute (76) entraîné par un moteur (40). Le lubrifiant est dirigé par des passages (150, 200) vers les paliers (110, 36) des éléments à volutes. Domaine d'application: Systèmes de réfrigération, de climatisation, etc.

Description

L'invention concerne d'une manière générale les appareils à volutes et en

particulier un appareil à fluide du type à volutes à co-rotation comportant des moyens destinés à assurer un écoulement positif de lubrifiant à travers les enroulements en volutes et vers les paliers des éléments à volutes. Des appareils à volutes pour la compression ou la détente de fluides sont habituellement constitués de deux enroulements spiroïdaux en développante imbriqués, en saillie

vers le haut, qui sont générés autour d'axes respectifs.

Chaque enroulement en développante respectif est monté sur une plaque extrême et comporte une arête disposée en contact ou presque en contact avec la plaque extrême de l'autre enroulement respectif en volute Chaque enroulement en volute présente en outre des surfaces de flancs qui sont en contact, ou presque en contact, linéaire en mouvement avec les surfaces de flancs de l'autre enroulement respectif en volute afin de former plusieurs chambres en mouvement Suivant le mouvement orbital relatif des enroulements en volutes, les chambres se déplacent de l'extrémité radialement extérieure des enroulements en volutes vers les extrémités radialement intérieures de ces enroulements pour comprimer un fluide, ou

à partir de l'extrémité radialement intérieure des enroule-

ments en volutes respectifs pour la détente d'un fluide Pour assurer la formation des chambres, les enroulements en volutes sont placés en mouvement orbital relatif par un

mécanisme d'entraînement qui oblige les volutes à un mouve-

ment relatif non rotatoire Les principes généraux de la génération et du fonctionnement d'enroulements en volutes sont décrits dans de nombreux brevets, tels que le brevet des

Etats-Unis d'Amérique N O 801 182.

On a procédé à de nombreuses tentatives pour développer des appareils à volutes à co-rotation Un tel appareil produit un mouvement rotatif simultané des deux enroulements en volutes sur des axes parallèles, mais décalés, afin de générer le mouvement orbital demandé entre les éléments à enroulements en volutes respectifs Cependant, la plupart des appareils à volutes ayant eu à ce jour un succès commercial étaient du type à volute fixe-volute orbitale en raison de diverses difficultés pour réaliser avec

succès un appareil à volutes à co-rotation.

En plus de l'énergie consommée par les surfaces de paliers supplémentaires que l'on trouve habituellement, d'autres pertes d'énergie peuvent se produire Lorsque les

volutes tournent, le fluide se trouvant autour et au voisi-

nage des volutes est "dispersé" par les éléments à volutes.

Après que les volutes ont tourné pendant une certaine période de temps, le fluide adjacent aux volutes développe un champ d'écoulement tourbillonnant au centrifuge le long de la périphérie des volutes du fait du mouvement des éléments à volutes Ceci présente une difficulté importante lorsque les éléments à volutes sont contenus dans une enveloppe ou une enceinte Le champ d'écoulement ainsi développé augmente l'énergie totale demandée par l'appareil à volutes, car les deux volutes et le fluide sont en rotation, et le rendement

global de l'appareil à volutes est réduit.

Il a également été difficile d'obtenir et de commander un écoulement de lubrifiant approprié à travers les

enroulements en volutes d'un appareil à volutes à co-rota-

tion Dans de nombreuses applications telles que la réfrigé-

ration et la climatisation, l'appareil à volutes est utilisé en tant que compresseur de gaz dans un système à circuit fermé La lubrification du compresseur dans de tels systèmes est habituellement réalisée par l'utilisation d'un lubrifiant qui est miscible dans le gaz à comprimer et la circulation de la totalité ou d'une partie de ce lubrifiant de le système fermé L'effet du champ d'écoulement centrifuge est de précipiter ce lubrifiant miscible hors du gaz, ne laissant en fait aucun lubrifiant disponible pour s'écouler à travers les

enroulements en volutes de l'appareil à volutes et remplis-

sant de lubrifiant le conteneur dans lequel les volutes tournent Ce lubrifiant s'accumulant dans le conteneur tend aussi à être mis en tourbillon par les volutes, ce qui

demande de fournir une énergie supplémentaire aux volutes.

Dans certains appareils à volutes à co-rotation, du lubrifiant est également appliqué aux paliers supportant les éléments à volutes Ce lubrifiant contribue aussi à l'accumulation de lubrifiant dans le conteneur lorsqu'il

s'écoule des paliers après les avoir lubrifiés.

Un objet de la présente invention est donc de

procurer un appareil à volutes à co-rotation dont le fonc-

tionnement est efficace.

Un autre objet de l'invention est de procurer un tel appareil à volutes qui convient à une utilisation dans des systèmes à circuit fermé tels que des systèmes de réfrigération. Un autre objet encore de l'invention est de procurer un appareil à volutes à co-rotation qui maintient un écoulement maîtrisé, efficace et approprié de lubrifiant à

travers l'appareil.

Un autre objet encore de l'invention est de procurer un tel appareil à volutes qui est simple et peu

coûteux et apte à une production à grande série.

L'invention concerne un appareil à volutes à co-

rotation comportant deux éléments à volutes tournant simulta-

nément, agissant à la manière d'un compresseur, portant chacun un enroulement en volute destiné à être en prise imbriquée avec l'autre enroulement en volute respectif Les éléments à volutes travaillent dans un conteneur ou une enveloppe qui est pourvu d'une entrée pour un fluide et ils sont orientés de façon que les axes des éléments à volutes soient globalement verticaux L'un des éléments à volutes est pourvu de passages qui communiquent à travers l'élément à volute pour décharger un lubrifiant entre les plaques extrêmes des volutes, le lubrifiant étant déchargé par des sorties ou des ouvertures adjacentes à l'extrémité extérieure des enroulements en volutes à proximité immédiate du point o les enroulements en volutes forment la première chambre de compression afin de fournir du lubrifiant à toute la longueur des enroulements en volutes Les sorties de décharge peuvent être disposées dans la plaque extrême à volute en un point

quelconque adjacent aux extrémités extérieures des enroule-

ments en volutes, ce qui permet au lubrifiant de pénétrer dans la première chambre de compression pendant qu'elle est

formée.

Du lubrifiant est fourni au passage à lubrifiant à partir d'un canal à lubrifiant situé dans l'arbre de l'élément à volute Une pompe à lubrifiant située dans l'extrémité de l'arbre est exposée à un carter à basse pression adjacent à l'extrémité de l'arbre de l'élément à volute Le carter est généralement le point le plus bas dans l'appareil à volutes, de sorte que le lubrifiant se trouvant dans l'espace contenant les éléments à volutes tend à être collecté dans le carter La pompe à lubrifiant produit un écoulement positif de lubrifiant depuis le carter jusque dans le canal à lubrifiant et de celui-ci dans les passages à lubrifiant Cet écoulement positif assure un écoulement souhaitable du lubrifiant vers les enroulements en volutes et limite aussi la quantité de lubrifiant s'accumulant dans le

carter.

Dans un appareil à volutes à co-rotation à paliers lubrifiés, une quantité supplémentaire de lubrifiant peut être appliquée au palier de l'élément à volute dans lequel le canal à lubrifiant est ménagé Ceci est réalisé au moyen de passages d'alimentation à lubrifiant situés dans l'arbre de

l'élément à volute, permettant un écoulement dosé du lubri-

fiant à travers l'arbre jusqu'au palier supportant cet arbre.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un appareil à volutes à corotation selon l'invention; la figure 2 est un schéma d'un système à circuit fermé tel qu'un système de réfrigération ou de climatisation dans lequel l'invention peut être commodément utilisée; la figure 3 est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie de l'appareil à volutes de la figure 1; la figure 4 est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie d'une première variante de réalisation de l'appareil à volutes selon l'invention; et la figure 5 est une coupe longitudinale partielle à échelle agrandie d'une seconde variante de réalisation de

l'appareil à volutes selon l'invention.

Un appareil à fluide du type à volutes, représenté globalement sur la figure 1 sous la forme d'un ensemble à compresseur à volutes, est désigné par la référence numérique Etant donné que la forme préférée de réalisation de

l'invention est un ensemble à compresseur à volutes herméti-

que, l'ensemble à compresseur à volutes est représenté et décrit en tant qu'ensemble hermétique à compresseur à volutes L'ensemble 20 à compresseur à volutes est appelé indifféremment appareil à volutes ou ensemble à compresseur Il est évident à l'homme de l'art que les particularités de l'invention peuvent être aisément mises en oeuvre dans des appareils à volutes qui sont utilisés en tant que pompes à fluide ou détendeurs de fluides, et dans des appareils à

volutes qui ne sont pas du type hermétique.

Dans la forme préférée de réalisation, l'ensemble à compresseur 20 comprend une enveloppe hermétique 22 ayant une partie supérieure 24, une partie inférieure 26 et une partie d'enveloppe extérieure centrale 27 dans laquelle est fixée une partie centrale intermédiaire 28 de bâti La partie centrale de bâti 28 est définie par une partie extérieure globalement cylindrique ou annulaire 30 et une partie centrale 32 disposée à travers l'une de ses extrémités La partie extérieure annulaire 30 de la partie centrale 28 de bâti est dimensionnée pour s'ajuster de façon étanche dans la partie de l'enveloppe extérieure centrale 27 afin qu'elle puisse être fixée à cette dernière par un ajustement à force,

par soudage ou par d'autres moyens convenables.

La partie centrale 28 de bâti est réalisée d'une seule pièce avec un corps ou boîtier de palier supérieur globalement cylindrique 34 qui est sensiblement centré sur l'axe de la partie extérieure annulaire 30 Une ouverture 36 pour arbre d'entraînement traverse axialement le centre du

corps de palier supérieur 34, et un palier supérieur princi-

pal 38 est disposé radialement dans l'ouverture 36 recevant l'arbre d'entraînement Le palier supérieur principal 38 est de préférence un palier de rotation ou coussinet réalisé, par exemple, en bronze fritté ou en une matière similaire Le palier supérieur principal 38 peut également être du type à

rouleaux ou à billes.

Un moteur 40 est disposé dans la partie supérieure 24 et dans la partie extérieure centrale 27 de l'enveloppe hermétique 22 Le moteur 40 est de préférence un moteur électrique monophasé ou triphasé constitué d'un stator 42 qui est disposé circonférentiellement autour d'un rotor 44, un espace annulaire entre eux permettant une rotation libre du

rotor 44 dans le stator 42 ainsi que l'écoulement de lubri-

fiant ou d'un fluide réfrigérant Le stator 42 peut être fixé dans la partie centrale extérieure 27 de l'enveloppe par ajustement à force entre eux, par plusieurs boulons ou vis (non représentés), par des soudures entre des surfaces appropriées de montage situées sur le stator 42 et l'enve- loppe extérieure centrale 27 (non représentées) ou par d'autres moyens Il est évident à l'homme de l'art que d'autres type de moteurs 40 et de moyens de montage du moteur et d'autres types de moyens de transmission conviennent

également à une application dans la présente invention.

Une ouverture 50 de décharge est représentée dans la partie d'enveloppe supérieure 24 pour décharger un fluide à haute pression de l'appareil à volutes 20, et une ouverture 52 d'aspiration de l'enveloppe est représentée disposée dans l'enveloppe centrale extérieure 27 pour la réception d'un fluide à basse pression dans l'appareil à volutes 20 Ceci permet de raccorder l'appareil à volutes 20 à un système de fluide convenable Le compresseur à volutes 20 est de préférence raccordé à un système de réfrigération ou de climatisation Un tel système est représenté globalement par un schéma sur la figure 2 Le système représentatif comprend une conduite 54 de décharge montée entre l'ouverture 50 de décharge de l'enveloppe et un condenseur 60 pour prélever de la chaleur du système de réfrigération et condenser le fluide réfrigérant Une conduite 62 relie le condenseur à un dispositif 64 de détente Le dispositif de détente peut être une valve à commande thermique ou électrique, actionnée par un dispositif de commande convenable (non représenté), ou peut être constitué d'un ou plusieurs tubes capillaires Une autre conduite 66 relie le dispositif de détente 64 à un évaporateur 68 pour transférer le fluide réfrigérant détendu du dispositif de détente 64 à l'évaporateur 68 pour la réception de chaleur Enfin, une conduite 70 d'aspiration du système de réfrigération transfère le fluide réfrigérant

évaporé provenant de l'évaporateur 68 à l'ensemble à compres-

seur 70 dans lequel le fluide réfrigérant est comprimé et

renvoyé au système de réfrigération.

On suppose que les principes généraux des systèmes de réfrigération capables d'utiliser un tel système de compresseur 20 sont bien connus dans la technique, et il n'est pas nécessaire de décrire en détail ici les dispositifs et mécanismes convenant à la réalisation d'un tel système de réfrigération On suppose qu'il est également évident à l'homme de l'art qu'un tel système de réfrigération ou de climatisation peut comprendre des unités multiples de

l'ensemble à compresseur 20 dans des branchements en paral-

lèle ou en série, ainsi que des condenseurs ou évaporateurs et d'autres composants multiples; par conséquent, il n'est pas indispensable de décrire en détail ici de telles formes

de réalisation de systèmes de réfrigération.

Ayant présenté la construction générale de l'ensemble à compresseur 20, on décrira à présent plus en détail les particularités de l'invention En référence de nouveau à la figure 1 et plus particulièrement à la figure 3,

un appareil à volutes comportant un élément à volute d'en-

traînement, désigné arbitrairement par l'expression premier élément à volute 76, et un élément à volute fou, désigné arbitrairement dans l'expression second élément à volute 78, est décrit Le premier élément à volutes 76 comporte un premier enroulement en volute en développante 80 en saillie vers le haut qui est réalisé d'une seule pièce avec une

plaque extrême 82 à volute d'entraînement, globalement plane.

La plaque extrême 82 à volute d'entraînement comprend un arbre d'entraînement 84 du premier élément à volute, disposé à peu près centralement, partant dans la direction opposée à celle de l'enroulement en volute en développante 80 en saillie Un canal 86 de décharge est défini par un alésage s'étendant suivant l'axe de l'arbre d'entraînement 84 Le canal 86 de décharge est en communication d'écoulement avec

une ouverture 88 de décharge définie par un alésage globale-

ment central traversant la plaque extrême 82 à volute d'entraînement L'arbre d'entraînement 84 comporte un premier

tronçon 90 de palier de diamètre relativement grand s'éten-

dant axialement à travers le palier principal supérieur 38 pour s'y ajuster en rotation libre, et un second tronçon 92 de rotor de diamètre relativement plus petit qui s'étend axialement à travers le rotor 44 et lui est fixé Le rotor 44 peut être fixé au tronçon de rotor 92 par des moyens tels qu'une clavette de transmission de puissance logée dans des rainures juxtaposées, un ajustement à force entre eux ou

d'autres moyens convenables.

Le second élément à volute ou élément à volute fou 78 comporte un second enroulement en volute fou 100 qui est disposé en prise imbriquée et ajustée avec le premier enroulement en volute 80 Le second élément à volute 78 comprend aussi une seconde plaque extrême ou plaque extrême folle 102 sensiblement plane L'enroulement en volute fou 100 est constitué globalement d'une développante en saillie partant de la plaque extrême folle 102 Un second arbre de volute ou d'arbre fou 104 part de la plaque extrême folle 102 dans la direction opposée à celle de l'enroulement en volute

fou 100.

Un élément de support 46 du palier principal inférieur est prévu dans l'enveloppe centrale 27 entre le bâti central 28 et la partie de base 26 pour supporter le second élément à volute 78 Un palier annulaire 110, qui peut être un coussinet réalisé en matière du type bronze fritté, par exemple, ou bien qui peut être du type à rouleaux ou à billes, est disposé dans une paroi annulaire définissant un logement ou corps 112 du second arbre ou du palier fou Le corps 112 de palier du second arbre est de préférence réalisé d'une seule pièce avec le support 46 du palier principal inférieur pour supporter en rotation le second élément à volute 78 Des ouvertures 48 sont prévues dans le support 46

du palier inférieur pour permettre une communication -d'écou-

lement à travers le support 46.

Le bout d'arbre fou 104 est de préférence annul-

aire, présentant un espace intérieur creux définissant un canal 120 à lubrifiant qui est cylindrique Le canal 120 est défini par la paroi extérieure cylindrique 122, une surface supérieure plane 124 et l'extrémité inférieure 126 de l'arbre 104 Bien que la forme préférée du canal 120 à lubrifiant soit cylindrique, il est possible de prévoir des gorges (non représentées) ou d'autres modifications pour améliorer la

commande du lubrifiant dans le canal 120.

Une pompe 130 à lubrifiant est disposée à ou à proximité immédiate de l'extrémité inférieure 126 de l'arbre fou 104 de volute La pompe 130 est de préférence une pompe centrifuge ayant une paroi intérieure inclinée 132 pour communiquer de l'énergie centrifuge au lubrifiant entrant par une ouverture d'entrée 134, et fonctionnant ainsi en tant que moyen de pompage pour assurer un écoulement positif de

lubrifiant dans le canal 120 à lubrifiant pendant le fonc-

tionnement de l'appareil à volutes 20.

Un carter 140 destiné à contenir un réservoir de lubrifiant accumulé est défini par la partie inférieure de l'enveloppe extérieure centrale 27 et la partie de base 26 de

l'enveloppe hermétique 22 La partie de base est de préfé-

rence en forme de dôme, comme montré sur les figures 1 et 3, pour à la fois conférer davantage de résistance à la pression contenue dans l'enveloppe hermétique 22 et permettre aussi la sédimentation de tous débris contenus dans les fluides se trouvant dans le carter 140 autour du périmètre de ce carter plutôt qu'à proximité de son centre et donc à l'écart de la pompe 130 Ceci minimise les risques d'entraînement de

tels débris dans le canal 120 sous l'action de la pompe 130.

Un moyen destiné à dévier le lubrifiant contenu dans le carter 140 assure que le lubrifiant est au repos, afin de minimiser la formation de mousse du lubrifiant et de favoriser le dépôt des débris dans le carter 140 Selon la il forme préférée de réalisation, le support 46 du palier principal inférieur sert aussi de moyen pour dévier le lubrifiant contenu dans le carter 140 Cependant, l'homme de l'art reconnaîtra qu'une chicane séparée peut être prévue, ce qui peut également convenir, et qu'il n'est pas nécessaire que l'élément 46 de support du palier assume aussi la

fonction de chicane pour le lubrifiant.

Dans la forme préférée de réalisation, un passage d'alimentation de palier s'étend dans l'arbre fou 104 de volute pour établir un écoulement de lubrifiant depuis le canal 120 à lubrifiant jusqu'au palier 110 Le passage 150 d'alimentation du palier est dimensionné pour ajuster le volume d'écoulement du lubrifiant vers le palier 110 afin d'assurer une lubrification appropriée en fonction de la dimension et de la matière utilisées dans le palier 110 de l'appareil à volutes particulier 20 Comme représenté, le

passage 150 d'alimentation en lubrifiant est placé approxima-

tivement à mi-distance entre la surface supérieure 124 et l'extrémité inférieure 126 du canal 120 pour un écoulement de lubrifiant proportionné de façon égale le long du palier 110

de la volute folle.

L'épaulement supérieur 170 du corps 112 de palier inférieur sert de palier annulaire de butée destiné à recevoir le poids des premier et second éléments à volutes 76

et 78 ainsi que de l'arbre d'entraînement 90 et du rotor 44.

L'homme de l'art appréciera qu'il est souhaitable de mainte-

nir une position verticale ou presque verticale (par exemple à moins de 450 de la verticale) afin que la masse du rotor 44 et des volutes 76 et 78 rappelle le second élément à volute

78 contre le palier de butée 170.

Enfin, un réservoir 180 destiné à contenir du lubrifiant est prévu dans la partie centrale 32 de la partie de bâti 28 Le lubrifiant qui s'y trouve est fourni au palier principal supérieur 38 par l'intermédiaire d'un alésage 182 à lubrifiant pour le palier supérieur ménagé dans le corps 34 du palier supérieur Le palier principal supérieur 38 est dimensionné par rapport à l'arbre d'entraînement 84 de manière que l'écoulement de lubrifiant déchargé dans le

carter 140 soit d'une quantité réglée.

Un passage à lubrifiant 200 s'étend radialement

vers l'extérieur dans la seconde plaque extrême 102 à volute.

Le passage à lubrifiant 200 est en communication d'écoulement avec le canal 120 à lubrifiant à proximité immédiate de la

surface supérieure 124 Une sortie 202 du passage à lubri-

fiant permet un écoulement de fluide depuis le passage à lubrifiant 200 vers la première chambre 204 formée par les extrémités extérieures 206 et 208 des enroulements en volutes 76 et 78, respectivement Il est a noter que, alors que la première chambre 204 dans un dispositif de compression est une chambre de compression, la première chambre 204 est en fait également une chambre d'aspiration car elle est ouverte à la pression d'aspiration pendant au moins une partie de la rotation de l'appareil à volutes, de sorte que l'expression

est utilisée ici indifféremment.

Un obturateur 218 est prévu dans l'extrémité

radiale extérieure du passage à lubrifiant 200 Cet obtura-

teur 218 est nécessité par le fait que le passage 200 à lubrifiant, comme représenté, est percé dans le seconde plaque extrême 102 à volute D'autres moyens de réalisation de la seconde plaque extrême 102 à volute pourraient rendre

inutile l'obturateur 218, car le passage 200 serait totale-

ment logé dans la seconde plaque extrême 102 à volute.

L'homme de l'art reconnaîtra que d'autres moyens de formation du passage 200 ou de remplacement de l'obturateur 218 sont

utilisables.

L'homme de l'art appréciera aussi que, bien que deux passages 200 à lubrifiant radialement opposés soient représentés dans la seconde plaque extrême 102 à volute, comme décrit, il est possible de prévoir un, trois, quatre ou plus de quatre passages à lubrifiant 200, et il n'est pas nécessaire que ces passages 200 soient opposés radialement ou espacés radialement ou angulairement de distances égales La présence de deux passages à lubrifiant est donc montrée dans chaque forme de réalisation et sur chaque figure uniquement

à des fins de description.

L'appareil à volutes 20 tel que représenté sur les figures 1 et 3 comporte des moyens d'entraînement reliant entre eux le premier élément à volute 76 et le second élément à volute 78 Les moyens d'entraînement comprennent deux clavettes radialement opposées 220 d'entraînement faisant saillie de la plaque extrême 82 à volute d'entraînement, et

deux clavettes folles radialement opposées (non représen-

tées) Les clavettes 220 d'entraînement et les clavettes folles sont disposées à intervalles de 900 autour de l'axe des éléments à volutes pour s'engager à glissement dans des rainures 228 d'entraînement situées dans un accouplement 230 d'entraînement, assurant une rotation simultanée des éléments à volutes 76 et 78 L'homme de l'art reconnaîtra qu'il existe

plusieurs autres moyens pour provoquer une rotation simul-

tanée du premier élément à volute 76 et du second élément à

volute 78, aisément disponibles Ceux-ci comprennent l'utili-

sation d'éléments flexibles fixés aux plaques extrêmes à volutes respectives ou la présence d'engrenages et d'arbres en prise avec chaque élément à volute Etant donné qu'il

existe divers autres moyens d'entraînement également utilisa-

bles pour faire fonctionner l'appareil à volutes 20 à co-

rotation, il semble inutile de décrire davantage un moyen particulier quelconque d'entraînement, et la présence d'un moyen d'entraînement dans l'appareil à volutes 20 est indiquée par les flèches D, reliées entre elles, sur les

figures 4 et 5.

Il convient de noter que, lorsque la même pièce ou la même particularité est représentée sur plus d'une figure, elle est désignée par une référence numérique correspondante pour faciliter la compréhension de l'invention En outre, il convient de se référer à toutes les figures pour mieux

comprendre la description même lorsque l'on mentionne une

figure particulière, car toutes les références numériques ne sont pas présentées sur toutes les figures afin de minimiser les confusions et de clarifier l'invention Lorsque la même pièce ou la même particularité apparaît sur une figure représentant ou illustrant une variante de réalisation de cette pièce ou particularité, elle porte également la même référence numérique, suivie d'un chiffre supplémentaire qui correspond à la désignation de cette variante dans la

description La désignation numérique de la variante de

réalisation ne correspond pas à sa forme préférée de réalisa-

tion, mais plutôt destinée à faciliter la compréhension de l'invention. En référence à présent à la figure 4, il est représenté une variante de réalisation de l'appareil à volutes 20-1 dans laquelle une pompe volumétrique 130-1 est prévue à la place de la pompe centrifuge 130 de la forme préférée de réalisation Une pompe volumétrique 130-1 présente l'avantage d'établir un écoulement positif de lubrifiant dans un appareil à volutes 20-1 fonctionnant à une vitesse de rotation relativement basse, ou bien dans le cas o l'appareil à volutes 20-1 fonctionne sur une large gamme de vitesses La pompe volumétrique 130-1 est également pourvue d'un tube 240-1 d'entrée de lubrifiant qui pénètre dans le carter 140-1 pour assurer un écoulement de lubrifiant vers l'intérieur de la pompe 130-1 Bien que le type préféré de pompe volumétrique 130-1 soit une pompe à engrenage intérieur, il existe plusieurs types de pompes volumétriques 130-1 qui conviennent à un montage en bout d'arbre Des pompes à engrenage intérieur et d'autres pompes convenables -1 sont considérées comme bien connues dans la technique et il semble inutile de les décrire en détail ici.

Sur la figure 5, il est prévu une pompe volumétri-

que 130-2 telle que montrée sur la figure 4 Dans cette variante de réalisation, un fond 49-2 de corps de palier est

prévu pour fermer ou fermer sensiblement l'extrémité infé-

rieure 126-2 de l'arbre de volute folle 104-2, et un joint 250-2 d'étanchéité à la pression est prévu entre le fond 49-2 du corps de palier et le tube 240-2 d'entrée de lubrifiant pour empêcher un échange de fluides à partir de la chambre

252-2 d'équilibrage de pression ainsi formée entre l'extré-

mité inférieure 126-2 de l'arbre de volute folle et le corps de palier inférieur 112-2 Le joint 250-2 d'étanchéité à la pression ferme de façon étanche une ouverture dans le fond 49-2 du corps de palier pour permettre au tube 240-2 d'entrée de lubrifiant de pénétrer dans le carter 140-2 et d'en prélever du lubrifiant Un passage 254-2 d'évacuation de pression dans la seconde plaque extrême à volute 102-2 permet l'écoulement de fluide sous pression de l'une des chambres formées par les enroulements en volutes 80-2 et 100-2 jusque dans la chambre 252-2 au moyen d'un passage 256-2 ménagé dans le corps de palier inférieur 112-2 afin que le fluide sous pression puisse agir sur l'arbre 104-2 de volute folle pour produire une force de rappel par pression sur la volute

d'entraînement 76-2.

Le fonctionnement de chacune des variantes de réalisation décrites cidessus de l'appareil à volutes 20 est sensiblement similaire à celui de la forme préférée de

réalisation, décrite ci-dessous, et aucune description

supplémentaire ne semble donc nécessaire.

En référence de nouveau aux figures 1 et 3, on peut décrire le fonctionnement de l'exemple d'appareil à volutes 20 En fonctionnement, le moteur 40 de l'ensemble à compresseur 20 est connecté à une alimentation électrique appropriée (non représentée) et est mis en marche pour faire tourner le rotor 44 Le rotor 44 fait lui-même tourner l'arbre d'entraînement 84, entraînant la plaque extrême menée 82 Les moyens d'entraînement D provoquent la rotation simultanée de l'élément à volute inférieur ou second-élément à volute 78 Etant donné que l'axe du premier élément à volute 76 et celui du second élément à volute 78 ne sont pas alignés, un mouvement orbital relatif est établi entre l'enroulement en volute mené 80 et l'enroulement en volute fou 100, provoquant la formation de plusieurs chambres, la première chambre étant définie par les parties de volutes

extérieures 206 et 208 pour former une première chambre qui est alternativement ouverte sur l'espace d'aspiration et fermée de celui- ci Les chambres ainsi formées sont d'un10 volume décroissant vers les extrémités radialement intérieu-

res des enroulements en volutes respectifs 80 et 100, de sorte que du fluide aspiré dans la première chambre est comprimé pendant qu'il est déplacé vers les extrémités

radialement intérieures des enroulements en volutes respec-

tifs 80 et 100.

Le fluide comprimé est ensuite déchargé des enroulements en volutes 80 et 100 par l'ouverture de décharge 88 pour passer dans le canal 86 de décharge et ensuite dans la partie à pression de décharge de l'enveloppe hermétique 22

définie dans la partie d'enveloppe supérieure 24.

Le lubrifiant séparé du fluide d'aspiration d'entrée pénètre dans le carter 140 et s'y accumule avec

celui déchargé du palier principal supérieur 38 Le lubri-

fiant s'accumulant dans le carter 140 est introduit à force dans le canal à lubrifiant 120 par la pompe 130 La pompe centrifuge 130 maintient un écoulement positif de lubrifiant dans le canal 120 tant que l'appareil à volutes 20 est en fonctionnement. La lubrification du palier principal inférieur 110 se produit après le démarrage de l'appareil à volutes 20 et une fois que le niveau du lubrifiant dans le canal 120 à

lubrifiant a atteint les passages 150 d'alimentation des paliers, du lubrifiant s'écoulant par ces passages jusqu'au palier fou 110.

L'homme de l'art appréciera le fait que la pompe à lubrifiant 130 maintient le lubrifiant dans le carter 140 à un niveau souhaité, empêchant une accumulation indésirable de fluide, que le fluide soit uniquement du lubrifiant ou

qu'il provienne par condensation des gaz devant être compri-

més, ou d'un autre fluide non pompé Les divers passages à lubrifiant 200 produisent l'effet souhaité de maintenir une lubrification appropriée des enroulements en volutes 80 et sans consommation excessive de puissance dans le pompage

du lubrifiant Un écoulement positif et approprié de lubri-

fiant améliore aussi l'étanchéité des chambres de l'appareil

à volutes, présentant un avantage supplémentaire de perfor-

mances En outre, l'invention est aisément matérialisée dans

l'appareil à volutes 20 sans modification notable de celui-

ci, tandis que la présence d'une lubrification positive constante évite une usure inutile des enroulements en volutes et assure une lubrification appropriée, réduisant une usure inutile et les exigences possibles de maintenance dans

l'ensemble à compresseur 20 On appréciera donc que l'ensem-

ble à compresseur 20 présente une fiabilité et un rendement

tous deux améliorés.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil et au système décrits et

représentés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1 Appareil à volutes, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe ( 22) définissant une partie à pression d'aspiration et un carter ( 140) dans cette partie à pression d'aspiration; un premier élément à volute ( 76) disposé dans la partie à pression d'aspiration et comprenant une première plaque extrême ( 82) à volute, un premier arbre ( 84) de volute et un premier enroulement en volute ( 80) dirigé du côté opposé à celui de l'arbre et disposé sur la plaque extrême,

ce premier enroulement en volute ayant une extrémité exté-

rieure ( 206); un second élément à volute ( 78) disposé dans la partie à pression d'aspiration et ayant une seconde plaque extrême ( 102) à volute, un second arbre ( 104) de volute et un second enroulement en volute ( 100) dirigé du côté opposé à celui de l'arbre, disposé sur la plaque en prise imbriquée avec le premier enroulement en volute, le second enroulement en volute ayant une extrémité extérieure ( 208) qui coopère avec le premier enroulement en volute pour former une première chambre ( 204) alternativement ouverte et fermée entre les enroulements en volutes respectifs, la seconde plaque extrême à volute définissant en outre un passage ( 200) à lubrifiant ayant une sortie ( 202) qui est définie dans la seconde plaque extrême à volute à proximité immédiate de l'extrémité extérieure de la seconde volute pour établir une communication d'écoulement avec la première chambre, le second arbre de volute ayant une extrémité inférieure et définissant en outre un canal ( 120) à lubrifiant adjacent à cette extrémité inférieure et en communication d'écoulement avec le passage à lubrifiant; des moyens ( 130) de pompage de lubrifiant depuis le carter vers le canal à lubrifiant, ces moyens de pompage étant disposés dans l'extrémité inférieure du second arbre de volute pour produire un écoulement de lubrifiant depuis le carter jusque dans le canal à lubrifiant; et des moyens ( 220, 228) destinés à faire tourner

simultanément les premier et second éléments à volutes.

2 Appareil à volutes selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe comporte en outre un élément ( 46) de support de palier destiné à supporter l'arbre du second élément à volute et à constituer une chicane pour ledit carter afin que le lubrifiant se trouvant dans le

carter soit tranquille.

3 Appareil à volutes selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support de palier comprend en outre un palier ( 110) disposé dans le support pour constituer un

support à rotation du second élément à volutes.

4 Appareil à volutes selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second arbre de volute définit en

outre un passage ( 150) d'alimentation du palier en communi-

cation d'écoulement avec le canal à lubrifiant et le palier

pour permettre un écoulement du lubrifiant vers le palier.

5 Appareil à volutes selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'enveloppe comprend en outre une partie ( 46) située dans le carter pour permettre le dépôt de débris à partir du lubrifiant, à l'écart des moyens de pompage. 6 Appareil à volutes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de pompage comprennent une

pompe centrifuge ( 130).

7 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de pompage comprennent une pompe

volumétrique ( 130-1).

8 Compresseur à volutes, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe hermétique ( 22) définissant une partie à pression d'aspiration et une partie à pression de décharge et comprenant en outre une enveloppe extérieure centrale ( 27) et une partie de base ( 26) définissant un carter ( 14-0); un premier élément à volute ( 76) disposé dans la partie à pression d'aspiration et ayant une première plaque extrême ( 82) à volute, un premier arbre ( 84) de volute et un premier enroulement en volute ( 80) dirigé du côté opposé à celui de l'arbre, disposé sur la première plaque extrême et ayant une extrémité extérieure ( 206); un second élément à volute ( 78) disposé dans la partie à pression d'aspiration et ayant une seconde plaque extrême ( 102) à volute, un second arbre ( 104) de volute et un second enroulement en volute ( 100) dirigé du côté opposé à celui de l'arbre, disposé sur la plaque extrême en prise imbriquée avec le premier enroulement en volute, le second enroulement en volute ayant une extrémité extérieure ( 208) qui coopère avec le premier enroulement en volute pour former une première chambre de compression ( 204) alternativement

ouverte et fermée entre les enroulements en volutes respec-

tifs, la seconde plaque extrême à volute définissant en outre un passage à lubrifiant ( 200) ayant une sortie ( 202) qui est définie dans la seconde plaque extrême à volute à proximité immédiate de l'extrémité extérieure de la seconde volute pour établir une communication d'écoulement avec la première chambre de compression, le second arbre de volute ayant une extrémité inférieure et définissant en outre un canal ( 120) à lubrifiant adjacent à ladite extrémité inférieure et en communication d'écoulement avec le passage à lubrifiant; des moyens ( 130) de pompage de lubrifiant depuis le carter vers le canal à lubrifiant, ces moyens de pompage étant disposés dans l'extrémité inférieure du second arbre de volute pour produire un écoulement de lubrifiant depuis le carter jusque dans le canal à lubrifiant; un élément ( 46) de support de palier dans la partie d'aspiration, destiné à supporter le second élément à volute;

un moyen ( 46) formant une chicane pour le lubri-

fiant dans le carter; -

un moyen à palier ( 110) destiné à supporter en rotation le second élément à volute dans l'élément de support de palier; un passage ( 150) d'alimentation de palier défini dans le second arbre de volute et en communication d'écoule- ment avec le canal du lubrifiant et le palier pour permettre un écoulement du lubrifiant vers le palier; un moteur ( 40) relié en prise d'entraînement à l'arbre du premier élément à volute pour faire tourner ce premier élément à volute; et des moyens ( 220, 228) destinés à faire tourner simultanément le second élément à volute et le premier

élément à volute.

9 Compresseur à volutes selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un passage ( 150) d'alimentation de palier défini dans le second arbre de volute et en communication d'écoulement avec le canal à lubrifiant et le palier pour permettre un écoulement du

lubrifiant vers le palier.

10 Compresseur à volutes selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie de base est en forme de dôme et comporte un périmètre permettant le dépôt de débris

à partir du lubrifiant.

11 Compresseur à volutes selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de pompage comprennent

une pompe centrifuge ( 130).

12 Compresseur à volutes selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de pompage comprennent

une pompe volumétrique ( 130-1).

13 Compresseur à volutes selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de pompage comprennent en outre un tube ( 240-2) d'entrée de lubrifiant s'étendant

depuis les moyens de pompage jusque dans le carter.

14 Compresseur à volutes selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'élément de support de palier comprend en outre un fond ( 49-2) de corps de palier renfermant sensiblement l'extrémité inférieure du second arbre de volute; et un joint ( 250-2) d'étanchéité à la pression disposé entre le fond de corps de palier et le tube d'entrée de lubrifiant, l'élément de support de palier et le second arbre de volute définissant ainsi une chambre ( 252-2)

d'équilibrage de pression.

15 Compresseur à volutes selon la revendication 14, caractérisé en ce que la seconde plaque extrême à volute présente en outre un passage ( 254-2) d'évacuation de pression destiné à faire passer un fluide sous pression depuis une chambre formée par les premier et second enroulements en volutes jusque dans la chambre d'équilibrage de pression pour

solliciter le second élément à volute.

16 Système de réfrigération destiné à faire circuler un fluide réfrigérant dans un circuit fermé, caractérisé en ce qu'il comporte un condenseur 60 destiné à condenser le fluide réfrigérant pour lui donner un état liquide; un dispositif de détente ( 64) destiné à recevoir

le fluide réfrigérant à l'état liquide provenant du conden-

seur et à détendre ce fluide réfrigérant; un évaporateur ( 68) destiné à recevoir le fluide

réfrigérant provenant du dispositif de détente et à l'évapo-

rer pour lui donner un état de vapeur; un compresseur ( 70) destiné à recevoir le fluide réfrigérant provenant de l'évaporateur, à le comprimer et à l'envoyer au condenseur, le compresseur comportant une enveloppe hermétique ( 22) qui définit une partie à pression d'aspiration et une partie à pression de décharge et qui comprend en outre une enveloppe extérieure centrale ( 27) et une partie de base ( 26) définissant un carter ( 140); un premier élément à volute ( 76) disposé-dans la partie à pression d'aspiration et ayant une première plaque extrême ( 82) à volute, un premier arbre ( 84) de volute et un premier enroulement ( 80) en volute dirigé du côté opposé à celui de l'arbre et disposé sur la première plaque extrême à volute, le premier enroulement en volute ayant une extrémité extérieure ( 206); un second élément à volute ( 78) disposé dans la partie à pression d'aspiration et ayant une seconde plaque extrême ( 102) à volute, un second arbre ( 104) de volute et un second enroulement ( 100) en volute dirigé du côté opposé à celui de l'arbre, disposé sur la plaque extrême et en prise imbriquée avec le premier enroulement en volute, le second enroulement en volute ayant une extrémité extérieure ( 208) qui coopère avec le premier enroulement en volute pour former une première chambre ( 204) de compression alternativement

ouverte et fermée entre les enroulements en volutes respec-

tifs, la seconde plaque extrême à volute définissant en outre un passage à lubrifiant ( 200) ayant une sortie ( 202) qui est définie dans la seconde plaque extrême à volute à proximité immédiate de l'extrémité extérieure de la seconde volute pour établir une communication d'écoulement avec la première chambre de compression, le second arbre de volute ayant une extrémité inférieure et définissant en outre un canal ( 120) à lubrifiant adjacent à l'extrémité inférieure de l'arbre et en communication d'écoulement avec le passage à lubrifiant; des moyens ( 130) de pompage de lubrifiant depuis le carter vers le canal à lubrifiant, ces moyens de pompage étant disposés dans l'extrémité inférieure du second arbre de volute pour produire un écoulement positif de lubrifiant depuis le carter jusque dans le canal à lubrifiant; un élément ( 46) de support de palier dans la partie d'aspiration, destiné à supporter le second élément à volute; un moyen ( 46) destiné à constituer une chicane pour le lubrifiant dans le carter; un moyen à palier ( 110) destiné à supporter en rotation le second élément à volute dans l'élément de support de palier; un moteur 40 relié en prise d'entraînement à l'arbre du premier élément à volute pour faire tourner le premier élément à volute; et des moyens ( 220, 228) destinés à faire tourner simultanément le second élément à volute et le premier

élément à volute.

17 Système de réfrigération selon la revendica-

tion 16, caractérisé en ce que le compresseur comporte en outre un passage ( 150) d'alimentation de palier défini dans le second arbre de volute et en communication d'écoulement avec le canal à lubrifiant et le palier pour permettre un

écoulement du lubrifiant vers le palier.

18 Système de réfrigération selon la revendica-

tion 16, caractérisé en ce que la partie de base du compres-

seur comporte un périmètre permettant le dépôt de débris à

partir de lubrifiant.

19 Système de réfrigération selon la revendica-

tion 16, caractérisé en ce que les moyens de pompage compren-

nent une pompe centrifuge ( 130).

Système de réfrigération selon la revendica-

tion 16, caractérisé en ce que les moyens de pompage compren-

nent une pompe volumétrique ( 130-1).

21 Système de réfrigération selon la revendica-

tion 16, caractérisé en ce que les moyens de pompage compren-

nent en outre un tube ( 240-2) d'entrée de lubrifiant s'éten-

dant depuis les moyens de pompage jusque dans le carter.

22 Système de réfrigération selon la revendica-

tion 21, caractérisé en ce que l'élément de support de palier comporte en outre un fond ( 49-2) de corps de palier renfermant sensiblement l'extrémité inférieure du second arbre de volute; et un joint ( 250-2) d'étanchéité à la pression disposé entre le fond de corps de palier et le tube d'entrée de lubrifiant, l'élément de support de palier et le second arbre de volute définissant ainsi une chambre ( 252-2) d'équilibrage de pression.

23 Système de réfrigération selon la revendica-

tion 21, caractérisé en ce que la seconde plaque extrême à volute comprend en outre un passage ( 254-2) d'évacuation de pression pour permettre à un fluide sous pression de passer d'une chambre formée par les premier et second enroulements en volutes jusque dans la chambre d'équilibrage de pression

afin de solliciter le second élément à volute.