FR2863670A1 - Compresseur comportant un piston a sections multiples - Google Patents

Abstract

L'invention propose un compresseur formé d'un bloc cylindre (36) et d'un piston (52), caractérisé en ce que le piston est centré dans la cavité avec un premier jeu entre la première partie de piston (54) et la paroi latérale (41) de la première cavité, et avec un second jeu entre la seconde partie de piston (56) et la paroi latérale (43) de la seconde cavité, le premier jeu étant supérieur au second jeu.

Description

Domaine de l'invention

La présente invention concerne un compresseur formé d'un bloc cylindre et d'un piston avec notamment un piston à profil amélioré.

Etat de la technique Les compresseurs alternatifs classiques ont habituelle-ment un boîtier hermétiquement fermé définissant un volume intérieur. Le boîtier comporte une entrée d'admission et une sortie de refoulement par lesquelles passe un fluide compressible dans le compresseur. Un moteur généralement à l'intérieur de l'enceinte entraîne en rotation un axe qui comporte de manière caractéristique un palier correspondant à un décalage d'axe par rapport à l'axe de rotation de l'arbre de façon que le palier décrive un mouvement d'arc circulaire centré sur l'axe de rotation de l'arbre. Un bloc cylindre disposé à l'intérieur de la chambre défi- nit un cylindre de compression ayant un seul diamètre. Un piston essentiellement cylindrique d'un même diamètre est logé dans le cylindre. Une broche de liaison relie le piston à la bielle. La bielle est égale- ment fixée au palier de façon à transformer le mouvement de rotation en un mouvement alternatif du piston suivant l'axe du cylindre de corn- pression. Le fluide compressible est aspiré dans le cylindre pour être comprimé par le mouvement alternatif du piston dans le cylindre.

Le mouvement de rotation classique de l'axe en un mouvement alternatif du piston engendre des sollicitations latérales dirigées transversalement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre et à l'axe du cylindre. Ces charges latérales se traduisent de manière caractéristique par la venue en appui d'une partie du piston contre la paroi latérale du cylindre. Le fonctionnement normal du compresseur peut ainsi se traduire par une sollicitation relativement importante exercée sur l'axe reliant la bielle au piston. Si l'on utilise un réfrigérant à comprimer il faut exercer des pressions relativement élevées comme cela est le cas par exemple du dioxyde de carbone; les sollicitations augmentent ainsi de manière significative et influencent de manière négative les caractéristiques et la fiabilité du compresseur classique à mouvement alternatif.

But de l'invention La présente invention a pour but de développer un compresseur ayant un piston à sections multiples, susceptible d'avoir une section agrandie offrant des surfaces d'appui relativement importantes pour coopérer avec la broche d'articulation et/ou les parois latérales du piston placé dans le cylindre.

Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un compresseur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le bloc cylindre forme une cavité ayant une première partie et une seconde partie, la cavité définissant un axe central traversant la première et la seconde partie de cavité, la première et la seconde partie de cavité ayant une première et une seconde paroi latérale sensiblement parallèles à l'axe central, la section transversale de la première partie perpen- diculaire à l'axe central ayant une première configuration et une première surface, et la section transversale de la seconde partie perpendiculaire à l'axe central ayant une seconde configuration et une seconde surface, la seconde surface étant supérieure à la première, toute la première surface de section de la première cavité communiquant avec la seconde partie de cavité, et l'ensemble forme une entrée communiquant avec la première partie et une sortie communiquant avec la première partie de cavité, un fluide compressible entrant dans la première partie de cavité par l'entrée à la pression d'aspiration pour être évacué par la sortie à la pression de refoulement, le piston a une première partie et une seconde partie, la première partie ayant une forme de section et une surface sensiblement analogues à celles de la première partie de la cavité, et la seconde partie de piston ayant une surface radiale extérieure coopérant au moins en partie avec la paroi latérale de la seconde partie, et pendant le mouvement alternatif du piston dans la cavité, sa première partie comprime un fluide dans la première partie et des forces transversales à l'axe central sont transférées entre la surface radiale extérieure de la seconde partie et la paroi latérale de la seconde cavité.

Le compresseur selon un autre aspect de l'invention, comporte également un bloc cylindre définissant une cavité ayant une première partie essentiellement cylindrique et une seconde partie es- sentiellement cylindrique. La première et la seconde partie de cavité sont coaxiales d'un axe central. La seconde partie a un diamètre plus grand que la première partie. Le compresseur a une entrée communiquant avec la première partie de cavité et une sortie communiquant avec la première partie, le fluide de compression arrivant dans la première partie de cavité par l'entrée à la pression d'admission pour être évacué par la sortie de refoulement. Un piston au moins en partie logé dans la cavité se déplace suivant un mouvement alternatif selon l'axe central. Le piston comporte une première partie et une seconde partie 1 o de piston. La première partie de piston définit une forme cylindrique essentiellement analogue à celle de la première partie de cavité. La seconde partie de piston a une surface radiale extérieure au moins en partie coopérant avec la paroi latérale de la seconde partie de cavité. Un vilebrequin d'axe de rotation essentiellement perpendiculaire à l'axe central est relié par un ensemble de moyens de liaison au piston. Pendant le mouvement alternatif du piston dans la cavité, la première partie du piston comprime le fluide dans la première partie de cavité et des forces transversales à l'axe central sont transférées entre la surface extérieure de la seconde partie de piston et la paroi latérale de la seconde partie de cavité.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le piston est centré dans la cavité avec un premier jeu entre la première partie de piston et la paroi latérale de la première cavité, et avec un second jeu entre la seconde partie de piston et la paroi laté- raie de la seconde cavité, le premier jeu étant supérieur au second jeux; - un vilebrequin, dont l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe central, présente un palier dont l'axe est parallèle à l'axe de rotation et écarté de celui-ci, un élément de liaison est relié à la partie for- mant palier, et une broche coopérant avec l'organe de liaison et la seconde partie de piston, transfère la force d'entraînement de l'organe au piston.

La présente invention permet ainsi un procédé de compression d'une vapeur de réfrigérant. Ce procédé consiste à disposer 35 d'un bloc cylindre ayant une cavité ayant un axe de rotation, avec un piston ayant une première partie de piston et une seconde partie de piston, dont les sections perpendiculaires à l'axe de piston définissent des surfaces de section différentes, la seconde surface de section étant supérieure à la surface de la première section; le piston est au moins partiellement logé dans la cavité et définit une chambre de compression dans la cavité ; le mouvement alternatif du piston suivant l'axe central de la cavité coopère avec la seconde partie de piston et la compression du réfrigérant dans la chambre de compression se fait avec la première partie de piston pendant le mouvement alternatif du piston.

to L'un des avantages de l'invention est de développer un piston à sections multiples dont une partie est couplée à la liaison mécanique qui peut être plus importante, permettant au piston et à la bielle d'avoir des surfaces de palier et des dimensions relativement importantes, ce qui réduit les contraintes appliquées au matériau consti- tuant le piston et l'ensemble de liaison.

L'invention a également l'avantage de développer un pis-ton à sections multiples dont une partie sert à comprimer et à déplacer le fluide et l'autre partie du piston peut servir à guider le mouvement du piston et à transférer les charges latérales entre le piston et la paroi la- térale du cylindre dans lequel est logé le piston.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un compresseur à mouvement alternatif correspondant à un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue de détail à échelle agrandie de la partie entourée d'un cercle en pointillés à la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective du compresseur alternatif de la 30 figure 1, une partie du boîtier ayant été enlevée, - la figure 4 est une vue en perspective d'un piston de compresseur à mouvement alternatif selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une vue de côté du piston de la figure 4, - la figure 6 est une de bout du piston de la figure 4, la figure 7 est une autre vue de bout du piston de la figure 4, et - la figure 8 est une vue éclatée de l'ensemble axe/bielle/piston d'un compresseur à mouvement alternatif selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 9 est une vue éclatée de la tête de cylindre d'un compres- seur à mouvement alternatif selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 10 est une vue éclatée du plateau à soupape et de l'assemblage de soupape de sortie de la figure 9.

Description de modes de réalisation de l'invention

Io Par convention, on utilisera des références correspondantes pour les différentes pièces des dessins qui n'ont aucun caractère limitatif.

Selon la figure 1, un compresseur 10 se compose d'un boîtier 12 formé d'une partie supérieure 14, d'une partie inférieure 18 et d'une partie principale de boîtier 16 de forme cylindrique. Les parties 14, 16, 18 du boîtier sont réunies de manière étanche l'une à l'autre pour définir un volume intérieur 20. Une partie du volume intérieur 20 bordée par l'élément de boîtier inférieur 18 constitue une bâche à huile 22. L'élément principal 16 du boîtier comporte une entrée d'aspiration 24 pour permettre à un fluide compressible, en général du gaz carbonique ou autres réfrigérants appropriés, d'arriver à l'intérieur du volume 20, à la pression d'aspiration. L'élément principal 16 du boîtier comporte une sortie d'évacuation pour permettre au réfrigérant comprimé de sortir du compresseur 10. Le moteur 28 est logé dans le volume inté- rieur 20; il se compose d'un stator 30 et d'un rotor 32. Le moteur 28 est un moteur classique relié à une alimentation électrique (non représentée). L'axe 34 est fixé au rotor 22 pour que le moteur 28 entraîne également en rotation l'axe moteur 34.

Selon les figures 1 et 2, un bloc-cylindre 36 est logé dans le volume intérieur 20. Le bloc-cylindre 36 forme une cavité étagée 38 comprenant une cavité de compression ou première partie de cavité 40 et une cavité de guidage ou seconde partie de cavité 42. La cavité de compression 40 et la cavité de guidage 42 sont alignées suivant un axe central commun A perpendiculaire à l'axe de rotation 33 de l'axe 34.

Selon la figure 2, une cavité de compression 40 et une cavité de guidage 42 sont formées par les parois latérales 41, 43 respectives définissant des cylindres centrés sur l'axe central A. La cavité de compression 40 et la cavité de guidage 42 ont des diamètres Dci et Dc2 respectifs. Le diamètre Dc2 de la cavité de guidage 42 est supérieure au diamètre Dci de la cavité de compression 40. Ainsi, une coupe de la partie de guidage 42 suivant une ligne perpendiculaire à l'axe central A donne une surface plus grande que la surface de la coupe en section de la cavité de compression 40 prise suivant une ligne perpendiculaire à o l'axe central A. La cavité de compression 40 est adjacente à la cavité de guidage 42 de sorte que toute la surface de la section en coupe de la cavité de compression 40 communique avec la cavité de guidage 42, ce qui permet d'introduire la partie de compression 54 du piston 52 dans la cavité de compression 40 à partir de la cavité de guidage 42. Les ou- vertures d'entrée 88 et de sortie 86 communiquent avec la cavité de compression 40 pour permettre à un fluide d'entrer ou de sortir respectivement de la cavité de compression, comme cela sera examiné de manière plus détaillée ci-après.

Un piston étagé 52 en une seule pièce est monté coulis-20 sant suivant l'axe longitudinal A dans la cavité étagée 38.

Selon les figures 2 et 4-7, le piston étagé 52 comprend une première partie de compression 54 qui est au moins partiellement logée dans la cavité de compression 40 et en coopération avec les bagues de piston 56, elle définit avec la paroi latérale 42 la chambre de compression 40a dans laquelle un fluide compressible, en général du dioxyde de carbone, est comprimé, comme cela sera décrit plus ample-ment ultérieurement. Le piston étagé 52 comprend également une seconde partie ou partie de guidage 56 qui est au moins partiellement logée dans la cavité de guidage 42 et s'appuie là encore contre la paroi extérieure 43 pour transférer les charges latérales du piston 52 au bloc-cylindre 36. Un bloc-cylindre 52 effectue des mouvements alternatifs dans la cavité étagée 38, la partie de guidage 56 et la paroi latérale 43 pour former un volume variable 42a dans la cavité de guidage 42.

La partie de compression 54 et la partie de guidage 56 ont des surfaces radiales extérieures 55, 57 ayant chacune une forme sensiblement cylindrique. La partie de compression 54 et la partie de guidage 56, axialement adjacentes, sont coaxiales et lorsqu'elles sont placées dans la cavité étagée 38, l'axe de la partie de compression 54 et celui de la partie de guidage 56 sont alignés sur l'axe A de la cavité 38 comme cela apparaît le mieux à la figure 2.

Dans le mode de réalisation présenté, le piston 52 est réalisé en une seule pièce métallique moulée. Dans des variantes de réalisation, la partie de compression et la partie de guidage 54, 56 peu-vent être réalisées séparément puis assemblées à l'aide de moyens de fixation, ou par soudage ou par d'autres moyens appropriés.

Selon la figure 5, la partie de compression 54 et la partie de guidage 56 ont des diamètres respectifs DPi, Dp2. Le diamètre Dm est inférieur au diamètre Dp2; il est dimensionné pour laisser un premier jeu entre la surface extérieure 55 de la partie de compression 54 et la paroi latérale 44 de la cavité de compression 40. Le diamètre Dp2 est dimensionné pour définir un second jeu entre la surface extérieure 57 de la partie de guidage 56 et la paroi latérale 43 de la cavité de guidage 42. Dans le mode de réalisation représenté, le piston étagé 52 et la cavité étagée 38 sont configurés pour que le second jeu (dans la cavité de guidage 42) soit inférieur au premier jeu (dans la cavité de compression 40) lorsque le piston étagé 52 est centré dans la cavité étagée 38. Grâce à un jeu plus s-réduit entre la partie de guidage du piston et la paroi latérale cylindrique correspondante, par rapport à la partie de compression du piston et sa paroi cylindrique, le mouvement du piston dans la di- rection transversale à l'axe du piston se traduira de façon générale en ce que la partie de guidage du piston touchera la paroi latérale du cylindre étagé avant la partie de compression du piston. Bien que la sur- face plane 102 définisse un intervalle 104 supérieur au premier jeu entre la partie de compression 54 et la paroi latérale 41, l'intervalle 104 couvre seulement une partie du périmètre extérieur de la partie de guidage 56 et ce n'est que dans des situations très limitées que la surface extérieure 55 touchera la paroi latérale 41 avant que la surface extérieure 57 ne touche la paroi latérale de contact 43.

Les figures 4 à 7 montrent une paire de gorges annulaires 35 59 de piston réalisée dans la surface extérieure 55 du piston 52 et oc- cupant le périmètre de la partie de compression 54. Des bagues de pis-ton 58 sont logées dans les gorges 59 et coopèrent avec les parois latérales 41 de la cavité de compression 40 et la partie de compression 54 pour assurer l'étanchéité comme le montre la figure 2. Selon les figures 7 et 8, le piston de guidage 56 possède une surface d'extrémité 60 à l'opposé de la partie de compression 54. La surface d'extrémité 60 est munie d'un orifice central 61 débouchant dans la cavité centrale 62 dé- finie dans la partie de guidage 56. La surface d'extrémité 60 comporte également un perçage 67. Selon les figures 4 et 8, la partie de guidage 56 présente une cavité transversale 64, allongée, perpendiculaire à la cavité centrale 62 qu'elle coupe. La surface extérieure 57 définit des orifices alignés 65 sur les côtés opposés de la partie de guidage 56 coupant la cavité transversale 64.

Selon les figures 1 et 8, le piston 52 coopère avec l'axe 34 par l'intermédiaire d'un organe de liaison 68 tel que représenté a la forme d'une bielle ou d'une bielle. La bielle 68 comporte une partie en forme de manchon 108 faisant corps à une de ses extrémités ainsi qu'une partie en forme de manchon 112 à l'extrémité opposée. Le manchon 108 est dimensionné et formé pour se loger dans la cavité centrale 62 de la partie de guidage 56. Un perçage 110 traverse le manchon 108. Il est aligné sur la cavité transversale 64 lorsque le manchon 108 est logé dans la cavité centrale 62 du piston 52. Une broche 66 est logée dans la cavité transversale 64 et dans le perçage 110 pour relier de manière pivotante la bielle 68 et le piston 52. Après mise en place de la broche dans la cavité transversale 64 et dans le perçage 110, on introduit une broche de verrouillage 69 à travers l'ouverture 67 de la surface d'extrémité 60 du piston de guidage 56 et dans l'orifice 71 de la broche 66 de manière à bloquer la broche 66 dans le perçage 110 et dans la cavité transversale 64.

Selon la figure 8, le manchon 112 en deux parties de la bielle 68 comprend un premier élément de manchon 112a et un second élément de manchon 112b destiné à être fixé au premier élément de manchon 112a. Le premier et le second élément de manchon 112a, 112b comportent des broches 120 venant dans des orifices de réception (non représentés) des éléments 112a, 112b pour aligner l'un sur l'autre les éléments 112a, 112b. Les éléments 112a, 112b sont ensuite bloqués par des vis non représentées logées dans les trous à vis 122. La tige 34 comporte une partie de palier 70, comme représenté aux figures 1 et 8, définissant un axe 73 décalé par rapport à l'axe de rotation 33 de l'axe 34 en étant parallèle à celui-ci. La pièce formant palier 112 reçoit la partie de palier 70 par la mise en place des éléments 112a, 112b autour de la partie de palier 70 et en fixant les éléments 112a, 112b l'un à l'autre. On peut placer un coussinet entre le palier 70 et le manchon 112. De même, on peut loger un coussinet dans le manchon 108 pour coopérer avec la broche 66. Une masse d'équilibrage 37 est prévue sur l'axe 34 de façon décalée par rapport aux charges excentrées portées par l'axe 34 par le palier 70.

Comme représenté aux figures 1 et 8, la bielle 68 comporte un conduit de graissage 114 reliant ses extrémités opposées. Le conduit de graissage 114 communique avec l'orifice de graissage 116 et la gorge de graissage 118 de la broche 66 lorsque celle-ci est logée dans le perçage 110 de la bielle 68. La gorge de graissage 118 est réalisée dans la paroi extérieure de la broche 66 et occupe pratiquement la périphérie de la broche 66. Le conduit 114 et la gorge 118 coopèrent pour alimenter en huile et graisser le contact entre la broche 66 et le manchon 108. L'excédent d'huile passe par l'orifice 116 et descend à travers le perçage central 117 de la broche 66. L'extrémité inférieure du perçage central 117 est ouverte si bien que l'huile peut s'échapper à travers cette extrémité inférieure et l'ouverture inférieure 65 du piston 52, à l'endroit de l'extrémité inférieure de la broche 66. Un mécanisme de pompe à huile classique (non représenté) pompe l'huile de la bâche 22 pour la faire remonter et graisser l'axe 34 ainsi que les autres composants du compresseur 10. Des gorges hélicoïdales 35 de l'axe 34 font remonter l'huile le long de l'axe 34 pendant sa rotation.

Selon les figures 1 à 3 et 9 à 10, un ensemble culasse 72 est monté sur le bloc-cylindre 36 au voisinage de la cavité de compression 40. Selon la figure 9, l'ensemble culasse 72 se compose d'une culasse 74, d'une plaque de soupape 84 et d'un élément de soupape 92. L'élément de soupape 92 est une feuille essentiellement plane avec un orifice de sortie 94, une soupape d'entrée 96 et un ensemble de trous de to vis 100. L'élément de soupape 92 peut être en acier suédois. La plaque de soupape 84 est de forme essentiellement cylindrique; elle comporte un orifice de sortie 86, un orifice d'entrée 88 et un ensemble de trous de vis 90. Selon la figure 10, la surface inférieure de la plaque de soupape 84 forme une cavité 87 entourant l'orifice de sortie 86 et partant de celui-ci. La cavité 87 a une forme permettant de recevoir la soupape de sortie 79 comportant un élément de soupape souple 82 et une butée de soupape rigide 81. Selon la figure 9, la culasse 74 forme une chambre de refoulement 78, un passage d'entrée 76 et un ensemble de trous de l0 vis 80.

Selon les figures 1, 3 et 8, l'élément de soupape 92, la plaque de soupape 84 et la culasse 74 sont assemblés en plaçant des vis 98 dans les trous de vis alignés 100, 90, 80. Selon les figures 1 et 2, les vis 98 se placent dans les trous de vis alignés du bloc-cylindre 36 pour fixer l'ensemble culasse 72 au bloc-cylindre 36. Lorsque l'ensemble culasse 72 est fixé au bloc-cylindre 36, le passage d'entrée 76 de la culasse 74 est aligné sur l'orifice d'entrée 88 de la plaque de soupape 84 et la soupape d'entrée 96, souple, réalisée par une découpe dans l'élément de soupape 92. De même, l'orifice de sortie 86, l'orifice de sortie 94 et la chambre de refoulement 78 sont alignés lorsque l'ensemble culasse 72 est monté.

Selon la figure 9, des lèvres séparées, venant en saillie, entourent chacune des quatre ouvertures formant l'entrée 88. La sou-pape d'entrée 94 coopère avec chacune des lèvres en saillie du joint d'étanchéité 88. De même, une lèvre en saillie entoure l'orifice de sortie 86 et forme la surface contre laquelle l'élément de soupape 81 vient de manière étanche. Grâce à une petite lèvre en saillie au niveau des ouvertures formant l'entrée 88 et la sortie 86, on facilite un bon contact d'étanchéité avec l'élément de soupape. Un ensemble clapet anti-retour 79 comporte un élément de soupape élastique 82 et une butée de sou-pape 81 rigide. La butée de soupape 81 limite la flexion de l'élément de soupape 82 pour limiter les contraintes exercées sur l'élément de sou- pape 82 pendant le fonctionnement du compresseur 10. La fixation de la plaque de soupape 84 à la culasse 74 fixe également l'élément de soupape 81 et la butée de soupape 82 en place dans la cavité 87 par le contact de l'élément de cloison 83 de la culasse 74 contre la partie 85 s'étendant latéralement de la butée de clapet 82. L'orifice de sortie 94 de l'élément de soupape 92 permet à la cavité de compression 40 de communiquer avec la sortie 86.

Selon la figure 1, un reniflard 50 est fixé sur la culasse 74. Le reniflard 50 comporte une entrée d'aspiration 51 recevant l'agent réfrigérant du volume intérieur 20. L'agent réfrigérant qui entre par l'entrée d'aspiration 51 traverse le reniflard 50 puis arrive dans le passage d'entrée 76 en forme de L de la culasse 74. Une conduite interne I o d'évacuation 46 est placée dans le volume intérieur 20; elle est reliée par une extrémité à la chambre de refoulement 78. L'extrémité opposée de la conduite de refoulement 48 est montée dans le boîtier 12 et forme la sortie de refoulement du compresseur 10.

En fonctionnement, le moteur 28 entraîne en rotation l'axe 34 autour de l'axe géométrique 33. Un ensemble de liaison, comprenant la bielle 68 et la broche 66, relie l'axe 34 au piston 52. L'axe 73 de la partie de palier 70 est décalé par rapport à l'axe de rotation 33 de l'axe 34 selon la figure 8, et la partie de palier 70 coopère avec la bielle 68 transformant ainsi le mouvement de rotation de l'axe 34 en un mou- vement alternatif du piston 52 suivant l'axe central A. La bielle 68 entraîne le piston 52, le manchon 112 et le palier 70 ainsi que le manchon 108 et la broche 66 soumis à un mouvement de rotation relatif transférant ainsi les efforts. Grâce à la partie de guidage 56 agrandie du piston étagé 52, on peut avoir pour la broche 66 et le manchon 108 des dimensions plus grandes que si le manchon 108 et la broche 66 étaient reliés dans la partie de compression 54. De même, la surface de contact entre la broche 66 et le piston 52 peut être relativement importante. Grâce à la partie de guidage 56, à la broche 66 et au manchon 108, on a des surfaces d'appui relativement importan- tes, ce qui réduit les contraintes induites dans la matière de ces pièces.

Comme la bielle 68 effectue un mouvement alternatif, la paroi du perçage 110 oscille autour de la broche 66 en s'appuyant contre celle-ci et communique un mouvement alternatif au piston étagé 52. Comme celui-ci est tiré vers l'axe de rotation de l'axe 34 lors de la course d'aspiration, le clapet anti-retour 96 fléchit et s'écarte du ou des orifices d'entrée 88 sous l'effet de la pression différentielle; un agent réfrigérant, en général du dioxyde de carbone dans l'exemple de réalisation présenté, est ainsi aspiré dans la chambre de compression 40a formée dans la cavité de compression 40 par le passage d'entrée 76 à travers les orifices 88. Comme le piston étagé 52 s'écarte de l'axe de rotation de l'axe d'entraînement 34 pendant la course de compression, la partie de compression 54 du piston 52 comprime l'agent réfrigérant dans la cavité de compression 40. Lorsque l'agent réfrigérant dans la chambre de compression 40a atteint une pression suffisante pour écarter l'élément de soupape 81 de la sortie 86, le réfrigérant est évacué par la sortie 86 pour passer dans la chambre de refoulement 78. A par-tir de la chambre de refoulement 78, l'agent réfrigérant à haute pression pénètre dans la conduite de refoulement interne 48 pour être évacué du compresseur 10.

Pendant le fonctionnement du compresseur 10, le palier 70 communique un mouvement circulaire au palier 112. Toutefois, le mouvement du manchon 108 est nécessairement un mouvement alter-natif suivant l'axe A du fait de sa connexion au piston 52 logé dans le cylindre étagé 36. La limitation du mouvement du manchon 108 à un mouvement alternatif suivant l'axe A engendre des forces transversales perpendiculaires à la fois à l'axe A et à l'axe de rotation de l'axe d'entraînement 34. Ces forces transversales sont transmises par le manchon 108 à la broche 66 guidant la partie 56 du piston 52 et se traduisant par l'application d'une charge latérale sur la cavité étagée 38 par le piston étagé 52. Comme décrit ci- dessus, le second jeu défini entre la surface extérieure 57 de la partie de guidage 56 et la paroi latérale 43 de la cavité de guidage 52 est inférieur au premier jeu défini entre la surface extérieure 55 de la partie de compression 54 et la paroi latérale 41 de la cavité de compression 40. En conséquence, la partie de guidage 56 relativement grande du piston 52 s'appuie contre le bloc-cylindre 36 à la place de la partie de compression 54 de diamètre réduit. La partie de guidage 56 maintient ainsi l'alignement de la partie étagée 52 dans la cavité étagée 38 et limite ou évite le contact direct entre la partie de compression 54 du piston 52 et la paroi latérale 41 de la cavité de corn- pression 40. Cela facilite lerendement et la longévité des bagues de piston 59 coopérant avec la paroi latérale 41 et logées dans les gorges 59 de la surface 55 pour réaliser ainsi l'étanchéité entre le piston 52 et la paroi latérale 41 à une extrémité de la chambre de compression 40a.

Comme indiqué ci-dessus, la surface extérieure 57 de la partie de guidage 56 de diamètre relativement important constitue une surface d'appui importante par rapport à la partie de compression 54 pour soutenir la charge transversale appliquée au piston 52. La partie de guidage 56 de diamètre important peut ainsi définir une cavité transversale 64, plus grande que la partie de compression 54. Cela I o permet d'utiliser une broche 66 relativement grande et un manchon 108 correspondant, ce qui augmente relativement la surface du perçage 110 s'appuyant contre la broche 66. Grâce à l'augmentation des surfaces d'appui, on réduit les contraintes au niveau de ces surfaces. Cette réduction des contraintes est particulièrement intéressante dans les com- t 5 presseurs utilisant un agent réfrigérant qu'il faut comprimer à une pression relativement élevée comme par exemple du dioxyde de carbone car l'augmentation de la pression de refoulement sans autre modification compensatrice, se traduirait par des efforts plus importants appliqués au piston. Par exemple, si l'on utilise du dioxyde de carbone comme agent réfrigérant, il est comprimé habituellement à une pression super critique dépassant 1100 psia.

Pendant le mouvement alternatif du piston 52, la partie de guidage 56 définit un volume variable 42a dans la cavité 42. Pour éviter une pression différentielle entre le volume intérieur 20 et le vo- lume variable 42a qui pourrait agir sur la partie de guidage 56 du pis- ton 52 et détériorer ainsi le rendement du compresseur, le piston étagé 52 comporte une partie plane 102 réalisée sur la surface extérieure 57 de la partie de guidage 56. Un intervalle d'évacuation d'air 104 défini entre la partie plane 102 et la paroi latérale 43 de la cavité de guidage 42 communique avec le volume variable 42a et constitue un passage de ventilation permettant à l'huile et à l'air de s'échapper du volume variable 42a pendant la course de compression et d'entrer dans le volume variable 42a pendant la course d'aspiration. En positionnant la partie plate 102 avec une orientation horizontale de façon à former l'intervalle 104 le long de la partie de guidage 56 de la section supérieure, on ré- duit la surface disponible pour transférer les charges transversales horizontales entre la partie de guidage 56 et la cavité de guidage 42 par la partie aplatie 102. Il est à remarquer que l'on peut avoir plus d'une partie plate sur la surface extérieure 57 pour avoir plusieurs intervalles.

Selon les figures 4 et 6-7, en plus de la partie aplatie 102, le piston étagé 52 peut également avoir un ensemble d'orifices de ventilation ou passages 106 réalisé dans la. partie de guidage 56. Les passages de ventilation 106 partent de l'extrémité de la partie de guidage 56 de la surface d'extrémité 60 opposée, jusqu'à la cavité centrale 62 ou- t o verte vers le volume intérieur 20 par l'intermédiaire d'orifices 61 réalisés dans la surface d'extrémité 60; on définit ainsi un passage axial pour ventiler le volume variable 42a. Ainsi, en plus de l'intervalle 104, l'air et l'huile du volume variable 42a peuvent également traverser le passage 106. Bien que les figures 4-7 présentent un piston étagé 52 avec à la fois une partie aplatie ou méplat 102 et des passages 106, l'invention concerne également l'utilisation d'un seul de ces deux moyens de ventilation. Des variantes de réalisation peuvent également ventiler le volume variable 42a par un passage réalisé dans le bloc-cylindre 36 au lieu d'être réalisé dans le piston 52.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1 ) Compresseur formé d'un bloc cylindre (36) et d'un piston (52), caractérisé en ce que le bloc cylindre forme une cavité ayant une première partie (40) et une 5 seconde partie (42), la cavité définissant un axe central traversant la première et la seconde partie de cavité, la première et la seconde partie de cavité ayant une première et une seconde paroi latérale (41, 43) sensiblement parallèles à l'axe central, la section transversale de la première partie (40) perpendiculaire à l'axe 1 o central ayant une première configuration et une première surface, et la section transversale de la seconde partie (42) perpendiculaire à l'axe central ayant une seconde configuration et une seconde surface, la seconde surface étant supérieure à la première, toute la première surface de section de la première cavité communiquant avec la seconde partie de cavité, et l'ensemble forme une entrée (88) communiquant avec la première partie et une sortie (86) communiquant avec la première partie de cavité, un fluide compressible entrant dans la première partie de cavité par l'entrée à la pression d'aspiration pour être évacué par la sortie à la pression de refoulement, le piston (52) a une première partie (54) et une seconde partie (56), la première partie ayant une forme de section et une surface sensiblement analogues à celles de la première partie (40) de la cavité, et la seconde partie de piston (56) ayant une surface radiale extérieure coopérant au moins en partie avec la paroi latérale (43) de la seconde partie, et pendant le mouvement alternatif du piston dans la cavité, sa première partie (40) comprime un fluide dans la première partie et des forces transversales à l'axe central sont transférées entre la surface radiale extérieure de la seconde partie (56) et la paroi latérale (43) de la seconde cavité.

2 ) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston est centré dans la cavité avec un premier jeu entre la première 35 partie de piston (54) et la paroi latérale (41) de la première cavité ; et avec un second jeu entre la seconde partie de piston (56) et la paroi latérale (43) de la seconde cavité, le premier jeu étant supérieur au second jeu.

3 ) Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un vilebrequin (34), dont l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe central, présente un palier (70) dont l'axe est parallèle à l'axe de rotation et écarté de celui-ci, to un élément de liaison (68) est relié à la partie formant palier, et une broche (66) coopérant avec l'organe de liaison (68) et la seconde partie de piston (56), transfére la force d'entraînement de l'organe (68) au piston (52).