FR2960948A1 - Compresseur frigorifique a spirales - Google Patents

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Abstract

Ce compresseur comprend une volute fixe (8) et une volute mobile (11) comportant chacune un plateau (9, 12) équipé d'une spirale (10, 13), les spirales délimitant des chambres de compression de volume variable (14), un conduit de refoulement (15) ménagé dans le plateau (9) de la volute fixe (8), une ouverture de refoulement (27) agencée pour mettre en communication le conduit de refoulement (15) et une chambre de refoulement (16), un dispositif antiretour comprenant un siège de clapet (28) entourant l'ouverture de refoulement (27), et un clapet de refoulement (29) mobile entre des positions d'obturation et de libération de l'ouverture de refoulement (27). Le compresseur comprend au moins un passage de dérivation (32) comprenant une première extrémité débouchant dans le conduit de refoulement (15) à un emplacement situé entre la chambre de compression centrale (14a) et le siège de clapet (28), et une seconde extrémité débouchant dans une chambre de compression intermédiaire (14b) ou dans une portion à basse pression du compresseur, et au moins un clapet de dérivation (39) mobile entre des positions d'obturation et de libération du passage de dérivation (32, 35).

Description

La présente invention concerne un compresseur frigorifique à spirales. De façon connue, un compresseur frigorifique à spirales comprend une première volute fixe et une seconde volute décrivant un mouvement orbital, chaque volute comportant un plateau à partir duquel s'étend une spirale, les deux spirales étant engagées l'une dans l'autre et délimitant des chambres de compression de volume variable, les chambres de compression ayant un volume qui diminue progressivement de l'extérieur, où se fait l'admission de fluide frigorigène, vers l'intérieur.
Ainsi, lors du mouvement orbital de la première volute, le fluide frigorigène est comprimé du fait de la diminution du volume des chambres de compression et véhiculé jusqu'au centre des première et seconde volutes. Le fluide frigorigène comprimé sort en partie centrale en direction d'une chambre de refoulement par l'intermédiaire d'un conduit de refoulement ménagé dans la partie centrale de la première volute. Afin d'améliorer les performances d'un tel compresseur en fonction des saisons, et plus particulièrement en fonction de la demande en froid, il est connu de réaliser des compresseurs à capacité variable et/ou à taux de compression variable.
Le document US 5 855 475 décrit un compresseur frigorifique à spirales à taux de compression variable comprenant d'une part des orifices de passage de fluide frigorigène ménagés dans le plateau de la volute fixe et débouchant chacun respectivement dans l'une des chambres de compression et dans la chambre de refoulement, et d'autre part des clapets de dérivation disposés sur la surface du plateau de la volute fixe tournée du côté opposé aux spirales et mobiles chacun entre une position d'ouverture permettant un refoulement de fluide frigorigène de la chambre de compression correspondante vers la chambre de refoulement, et une position de fermeture empêchant le refoulement de fluide frigorigène de la chambre de compression correspondante vers la chambre de refoulement. Lorsque l'un des clapets de dérivation est soumis, sur sa face tournée vers le plateau de la volute fixe, à une pression inférieure à la pression dans la chambre de refoulement, ledit clapet est maintenu dans sa position de fermeture et isole la chambre de compression correspondante de la chambre de refoulement. Il en résulte que le taux de compression du compresseur est maintenu à sa valeur maximale.
Lorsque l'un des clapets de dérivation est soumis, sur sa face tournée vers le plateau de la volute fixe, à une pression supérieure à la pression dans la chambre de refoulement, ledit clapet se déforme élastiquement vers sa position d'ouverture et met en communication la chambre de compression correspondante avec la chambre de refoulement. Il en résulte ainsi un refoulement vers la chambre de refoulement d'une partie du fluide frigorigène comprimé dans les chambres de compression dans lesquelles débouchent les orifices de passage avant que cette partie du fluide frigorigène ne parvienne jusqu'au centre des spirales.
La présence de tels orifices de passage et de tels clapets de dérivation permet de diminuer, en fonction des saisons, le taux de compression de chaque chambre de compression, et de ce fait éviter une surcompression du fluide frigorigène. Ces dispositions permettent ainsi d'améliorer le rendement énergétique du compresseur.
La présence de tels orifices de passage et de tels clapets de dérivation permet également de diminuer les efforts mécaniques exercés sur les volutes et l'arbre d'entraînement de la volute mobile, et donc d'augmenter la fiabilité du compresseur. Cependant, l'installation de tels clapets de dérivation sur la surface supérieure de la volute fixe d'un compresseur peut s'avérer difficile, voire impossible, notamment lorsque l'accès à la partie supérieure de la volute fixe est entravé par l'existence d'une cloche de séparation haute pression / basse pression recouvrant la volute fixe ou par la présence d'éléments d'étanchéité au niveau du conduit de refoulement.
En outre, des défauts d'étanchéité de tels clapets de dérivation peuvent induire, lors de l'arrêt du compresseur, des fuites de fluide frigorigène et donc une migration d'une partie du fluide frigorigène situé dans la partie haute pression du compresseur vers la partie basse pression du compresseur. Ces fuites peuvent provoquer un « lavage » des paliers de guidage de l'arbre d'entraînement de la volute mobile, ce qui pourrait conduire à un défaut de lubrification de ces derniers lors du redémarrage du compresseur, donc à une dégradation des performances de celui-ci. De plus, lorsque le moteur électrique destiné à entraîner en rotation l'arbre d'entraînement d'un tel compresseur est un moteur triphasé, un défaut de branchement des fils d'alimentation d'un tel moteur provoque une inversion du sens de rotation de ce dernier, et par conséquent une inversion du sens de rotation de l'arbre d'entraînement de la volute mobile. Cette inversion du sens de rotation de l'arbre d'entraînement génère, du fait de la structure des spirales des volutes fixe et mobile, une dépression au centre de ces spirales entraînant un rapprochement des volutes fixe et mobile, et donc une augmentation des efforts de frottement entre ces dernières. De tels efforts de frottement provoquent une surchauffe et une usure des deux volutes et un échauffement prohibitif du moteur susceptibles d'entraîner une dégradation du compresseur si le défaut de branchement n'est pas détecté suffisamment tôt. La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients, et de manière avantageuse elle consiste à fournir un compresseur frigorifique à spirales qui soit de structure simple, économique et compacte, et qui permette d'améliorer les performances du compresseur, tout en permettant un montage simple et aisé d'un agencement de clapet sur la volute fixe du compresseur.
A cet effet, la présente invention concerne un compresseur frigorifique à spirales comprenant : - une volute fixe et une volute mobile décrivant un mouvement orbital, chaque volute comportant un plateau à partir duquel s'étend une spirale, les spirales des volutes fixe et mobile étant engagées l'une dans l'autre et délimitant des chambres de compression de volume variable, - un conduit de refoulement, ménagé dans la partie centrale du plateau de la volute fixe, comprenant une première extrémité débouchant dans une chambre de compression centrale et une seconde extrémité destinée à être mise en communication avec une chambre de refoulement ménagée dans le compresseur, - au moins une ouverture de refoulement agencée pour mettre en communication le conduit de refoulement et la chambre de refoulement, - un dispositif antiretour comprenant : - un siège de clapet entourant l'ouverture de refoulement, 30 et - un clapet de refoulement mobile entre une position d'obturation dans laquelle le clapet de refoulement prend appui contre le siège de clapet et obture l'ouverture de refoulement, et une position de libération dans laquelle le clapet de refoulement est éloigné du siège de clapet et libère 35 l'ouverture de refoulement, le clapet de refoulement étant conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans le conduit de refoulement dépasse la pression dans la chambre de refoulement d'une première valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un passage de dérivation comprenant une première extrémité débouchant dans le conduit de refoulement à un emplacement situé entre la chambre de compression centrale et le siège de clapet, et une seconde extrémité débouchant dans une chambre de compression intermédiaire, et/ou au moins un passage de dérivation comprenant une première extrémité débouchant dans le conduit de refoulement à un emplacement situé entre la chambre de compression centrale et le siège de clapet, et une seconde extrémité débouchant dans une portion à basse pression du compresseur, et - au moins un clapet de dérivation mobile entre une position d'obturation du passage de dérivation empêchant la mise en communication du conduit de refoulement avec la portion à basse pression du compresseur ou la chambre de compression intermédiaire dans laquelle débouche ledit passage de dérivation, et une position de libération du passage de dérivation autorisant la mise en communication du conduit de refoulement avec la portion à basse pression du compresseur ou la chambre de compression intermédiaire dans laquelle débouche ledit passage de dérivation, le clapet de dérivation étant conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans la portion à basse pression du compresseur ou la chambre de compression intermédiaire dans laquelle débouche ledit passage de dérivation dépasse la pression dans le conduit de refoulement d'une seconde valeur prédéterminée.
Le fait que chaque passage de dérivation débouche dans le conduit de refoulement en amont du siège de clapet sur lequel est destiné à reposer le clapet de refoulement permet de limiter les risques de fuites entre les parties basse pression et haute pression du compresseur lors de l'arrêt du compresseur, et donc d'améliorer les performances de ce dernier.
En outre, lorsque le compresseur comprend un passage de dérivation dont l'une des extrémités débouche dans la portion à basse pression du compresseur, ce dernier est protégé contre tout défaut de branchement des fils d'alimentation du moteur électrique. En effet, en cas d'inversion du sens de rotation de l'arbre d'entraînement de la volute mobile et d'apparition d'une dépression au centre des spirales, le clapet de dérivation se déforme élastiquement vers sa position de libération et met en communication la portion à basse pression du compresseur avec le conduit de refoulement. Ces dispositions évitent ainsi un rapprochement des volutes fixe et mobile, et donc une surchauffe et une usure de ces dernières et un échauffement prohibitif du moteur susceptibles d'entraîner une dégradation du compresseur qui pourrait nuire à ses performances. De plus, le fait que le(s) clapet(s) de dérivation se situe(nt) en amont du clapet de refoulement permet l'emploi d'une plaque de séparation haute pression / basse pression, et un montage simple et aisé d'un agencement de clapets sur la volute fixe du compresseur malgré la présence d'une telle plaque de séparation. Il convient de noter que les première et seconde valeurs prédéterminées correspondent sensiblement respectivement aux pressions de réglage du clapet de refoulement et du clapet de dérivation.
De préférence, le compresseur comprend au moins un passage de dérivation dont la première extrémité débouche dans une paroi circonférentielle interne du conduit de refoulement. Avantageusement, le compresseur comprend au moins un passage de dérivation comportant une chambre de dérivation, un premier conduit de dérivation comprenant une première extrémité débouchant dans la chambre de compression intermédiaire correspondante ou la portion à basse pression du compresseur et une seconde extrémité débouchant dans la chambre de dérivation, et un deuxième conduit de dérivation comprenant une première extrémité débouchant dans la chambre de dérivation et une seconde extrémité débouchant dans le conduit de refoulement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le clapet de dérivation est logé dans la chambre de dérivation, et est de préférence agencé pour obturer la seconde extrémité du premier conduit de dérivation lorsqu'il se trouve dans sa position d'obturation.
Selon une variante de réalisation de l'invention, le compresseur comprend un insert, monté sur le plateau de la volute fixe, délimitant au moins en partie la chambre de dérivation. De préférence, les premier et second conduits de dérivation sont ménagés dans le plateau de la volute fixe.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur comprend au moins un passage de dérivation comprenant un conduit de dérivation comportant une première extrémité débouchant dans la chambre de compression intermédiaire correspondante ou la portion à basse pression du compresseur et une seconde extrémité débouchant dans le conduit de refoulement.
De préférence, le conduit de dérivation est ménagé dans le plateau de la volute fixe. Avantageusement, le clapet de dérivation est logé dans le conduit de refoulement, et est de préférence agencé pour obturer la seconde extrémité du conduit de dérivation lorsqu'il se trouve dans sa position d'obturation. De ce fait, le montage du clapet de dérivation n'est en aucun cas entravé par la présence d'une éventuelle cloche recouvrant la volute fixe ou d'éléments d'étanchéité au niveau du conduit de refoulement. De façon avantageuse, le dispositif antiretour comporte une plaque à clapet comprenant l'au moins une ouverture de refoulement, et sur laquelle est ménagé le siège de clapet. Selon un mode de réalisation de l'invention, la plaque à clapet est montée sur le plateau de la volute fixe au niveau de la seconde extrémité du conduit de refoulement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur comprend au moins un passage de dérivation comportant un évidement de dérivation, ménagé dans la surface de la plaque à clapet tournée du côté du plateau de la volute fixe, débouchant dans le conduit de refoulement, et un canal de dérivation comprenant une première extrémité débouchant dans la chambre de compression intermédiaire correspondante ou la portion à basse pression du compresseur et une seconde extrémité débouchant dans la surface du plateau de la volute fixe tournée du côté de la plaque à clapet du dispositif antiretour, en regard de l'évidement de dérivation. De préférence, le canal de dérivation est ménagé dans le plateau de la volute fixe. Chaque évidement de dérivation est avantageusement ménagé dans la plaque à clapet à un emplacement plus éloigné du centre de la plaque à clapet que l'ouverture de refoulement. De préférence, la plaque à clapet présente sensiblement une forme de disque, et chaque évidement de dérivation est ménagé dans la plaque à clapet radialement à l'extérieur de l'ouverture de refoulement Avantageusement, le compresseur comprend au moins un clapet de dérivation réalisé sous la forme d'une lamelle élastiquement déformable entre une position d'obturation du passage de dérivation correspondant et une position de libération du passage de dérivation correspondant.
De façon avantageuse, le compresseur comprend une plaque porte-clapet disposée entre la plaque à clapet du dispositif antiretour et le plateau de la volute fixe, la plaque porte-clapet comprenant au moins un clapet de dérivation venant de matière avec ladite plaque porte-clapet et réalisé sous la forme d'une lamelle élastiquement déformable entre une position d'obturation de la première extrémité du canal de dérivation et une position de libération de ladite première extrémité. De préférence, le compresseur comprend des moyens de butée agencés pour limiter l'amplitude de mouvement du clapet de refoulement et/ou 10 du clapet de dérivation vers sa position de libération. Le fond de l'évidement de dérivation forme avantageusement une surface de butée agencée pour limiter l'amplitude de mouvement du clapet de dérivation associé vers sa position de libération. De façon avantageuse, le compresseur comprend une plaque de 15 séparation, montée sur le plateau de la volute fixe de manière à entourer le conduit de refoulement, délimitant au moins en partie la chambre de refoulement. Selon un mode de réalisation de l'invention, la plaque à clapet est montée sur la plaque de séparation. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le siège de clapet 20 vient de matière avec le plateau de la volute fixe et délimite l'ouverture de refoulement. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce 25 compresseur. Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un compresseur selon une première forme d'exécution de l'invention. Figure 2 est une vue éclatée, en perspective de dessus, d'un agencement de clapet du compresseur de la figure 1. 30 Figure 3 est une vue de dessus de l'agencement de clapet de la figure 2. Figure 4 est une vue de dessous de l'agencement de clapet de la figure 2. Figure 5 est une vue partielle éclatée, en perspective de dessous, 35 de l'agencement de clapet de la figure 2.
Figure 6 est une vue en coupe de l'agencement de clapet de la figure 2. Figure 7 est une vue en coupe de la volute fixe du compresseur de la figure 1 équipé de l'agencement de clapet de la figure 2.
Figure 8 est une vue partielle en coupe d'un compresseur selon une deuxième forme d'exécution de l'invention. Figure 9 est une vue de dessous de l'agencement de clapet du compresseur de la figure 8. Figure 10 est une vue partielle en coupe d'un compresseur selon 10 une troisième forme d'exécution de l'invention. Figure 11 est une vue partielle de dessus d'une première variante de réalisation du compresseur de la figure 10. Figure 12 est une vue partielle en coupe d'une seconde variante de réalisation du compresseur de la figure 10. 15 Figure 13 est une vue partielle en coupe d'une troisième variante de réalisation du compresseur de la figure 10. Figure 14 est une vue partielle en coupe d'un compresseur selon une quatrième forme d'exécution de l'invention. Figure 15 est une vue partielle en coupe du compresseur de la 20 figure 14. Dans la description qui suit, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références dans les différentes formes d'exécution. La figure 1 décrit un compresseur frigorifique à spirales occupant une position verticale. Toutefois, le compresseur selon l'invention, pourrait 25 occuper une position inclinée, ou une position horizontale, sans que sa structure soit modifiée d'une manière significative. Le compresseur représenté à la figure 1 comprend une enceinte étanche délimitée par une virole 2 dont les extrémités supérieure et inférieure sont fermées respectivement par un couvercle 3 et une embase 4. 30 L'assemblage de cette enceinte peut être réalisé notamment au moyen de cordons de soudure. La partie intermédiaire du compresseur est occupée par un corps 5 qui délimite deux volumes, un volume d'aspiration situé en dessous du corps 5, et un volume de compression disposé au-dessus de celui-ci. La virole 2 35 comprend une entrée de gaz frigorigène 6 débouchant dans le volume d'aspiration pour réaliser l'amenée de gaz au compresseur.
Le corps 5 sert au montage d'un étage de compression 7 du gaz frigorigène. Cet étage de compression 7 comprend une volute fixe 8 comportant un plateau 9 à partir duquel s'étend une spirale fixe 10 tournée vers le bas, et une volute mobile 11 comportant un plateau 12 prenant appui contre le corps 5 et à partir duquel s'étend une spirale 13 tournée vers le haut. Les deux spirales 10 et 13 des deux volutes s'interpénètrent pour ménager des chambres de compression 14 à volume variable. Le compresseur comprend en outre un conduit de refoulement 15 ménagé dans la partie centrale de la volute fixe 8. Le conduit de refoulement 15 comprend une première extrémité débouchant dans la chambre de compression centrale 14a et une seconde extrémité destinée à être mise en communication avec une chambre de refoulement 16 à haute pression ménagée dans l'enceinte du compresseur. La chambre de refoulement 16 est délimitée en partie par une plaque de séparation 17 montée sur le plateau 9 de la volute fixe 8 de manière à entourer le conduit de refoulement 15. Le compresseur comprend un moteur électrique triphasé disposé dans le volume d'aspiration. Le moteur électrique comprend un stator 18 au centre duquel est disposé un rotor 19. Le rotor 19 est solidaire d'un arbre d'entraînement 20 dont l'extrémité supérieure est désaxée à la façon d'un vilebrequin. Cette partie supérieure est engagée dans une partie 21 en forme de manchon, que comporte la volute mobile 11. Lors de son entraînement en rotation par le moteur, l'arbre d'entraînement 20 entraîne la volute mobile 11 suivant un mouvement orbital.
L'extrémité inférieure de l'arbre d'entraînement 20 entraîne une pompe à huile 22 alimentant, à partir d'huile contenue dans un carter 23 délimité par l'embase 4, un conduit d'alimentation en huile 24 ménagé dans la partie centrale de l'arbre d'entraînement, le conduit d'alimentation 24 étant désaxé et s'étendant sur toute la longueur de l'arbre d'entraînement 20.
Comme montré plus particulièrement sur les figures 2 et 6, le compresseur comprend un dispositif antiretour 25. Le dispositif antiretour 25 comporte une plaque à clapet 26 en forme de disque montée sur le plateau 9 de la volute fixe 8 au niveau de la seconde extrémité du conduit de refoulement 15. La plaque à clapet 26 comprend une pluralité d'ouvertures de refoulement 27 agencées pour mettre en communication le conduit de refoulement 15 et la chambre de refoulement 16, et un siège de clapet 28 ménagé sur la surface de la plaque à clapet 26 opposée à la volute fixe 8 et entourant les ouvertures de refoulement 27. Les ouvertures de refoulement 27 présentent une forme de haricot, mais pourraient présenter une autre forme, par exemple une forme cylindrique.
Le dispositif antiretour 25 comporte également un clapet de refoulement 29 mobile entre une position d'obturation dans laquelle le clapet de refoulement 29 prend appui contre le siège de clapet 28 et obture les ouvertures de refoulement 27, et une position de libération dans laquelle le clapet de refoulement 29 est éloigné du siège de clapet 28 et libère les ouvertures de refoulement 27. Le clapet de refoulement 29 est conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans le conduit de refoulement 15 dépasse la pression dans la chambre de refoulement 16 d'une première valeur prédéterminée correspondant sensiblement à la pression de réglage du clapet de refoulement 29. Le clapet de refoulement 29 est par exemple sensiblement annulaire. Le compresseur comprend également une plaque de retenue 30 montée sur la plaque à clapet 26 et destinée à servir de butée pour le clapet de refoulement 29 lorsqu'il est dans sa position de libération. La plaque de retenue 30 comprend trois portions d'appui 30a destinées à reposer sur la plaque à clapet 26 et au moins un orifice de passage 31 agencés pour permettre un écoulement de fluide frigorigène des ouvertures de refoulement 27 vers la chambre de refoulement 16. La plaque de retenue 30 peut comprendre un ou plusieurs orifices de passage 31, et chaque orifice de passage 31 peut présenter par exemple une forme de haricot ou cylindrique.
Le compresseur comprend en outre deux passages de dérivation 32 (un seul passage de dérivation 32 est visible sur les figures). Chaque passage de dérivation 32 est formé d'une part par un évidement de dérivation 33 (montré plus particulièrement sur la figure 5) ménagé dans la surface de la plaque à clapet 26 tournée du côté du plateau 9 de la volute fixe 8, et débouchant dans le conduit de refoulement 15, et d'autre part par un canal de dérivation 34 ménagé dans le plateau 9 de la volute fixe et comprenant une première extrémité débouchant dans une chambre de compression intermédiaire 14b et une seconde extrémité débouchant dans la surface du plateau 9 de la volute fixe 8 tournée du côté de la plaque à clapet 26, en regard de l'évidement de dérivation 33 correspondant.
Le compresseur comprend en outre un passage de dérivation 35 formé d'une part par un évidement de dérivation 36 ménagé dans la surface de la plaque à clapet 26 tournée du côté du plateau 9 de la volute fixe 8, et débouchant dans le conduit de refoulement 15, et d'autre part par un canal de dérivation 37 ménagé dans le plateau 9 de la volute fixe et comprenant une première extrémité débouchant dans une portion à basse pression du compresseur et une seconde extrémité débouchant dans la surface du plateau 9 de la volute fixe 8 tournée du côté de la plaque à clapet 26, en regard de l'évidement de dérivation 36.
De préférence, les évidements de dérivation 33, 36 sont identiques et sont respectivement ménagés dans la plaque à clapet 26 à un emplacement plus éloigné du centre de cette dernière que les ouvertures de refoulement 27. Le compresseur comprend de plus une plaque porte-clapet 38 disposée entre la plaque à clapet 26 du dispositif antiretour 25 et le plateau 9 de la volute fixe 8. La plaque porte-clapet 38 présente sensiblement une forme de disque. La plaque porte-clapet 38 comprend trois clapets de dérivation 39 venant de matière avec ladite plaque porte-clapet 38 et réalisés chacun sous la forme d'une lamelle élastiquement déformable entre une position d'obturation de la première extrémité du canal de dérivation correspondant et une position de libération de ladite première extrémité. Les clapets de dérivation 39 sont de préférence régulièrement répartis autour du centre de la plaque porte-clapet 38, et s'étendent par exemple sensiblement en arc de cercle. Chaque clapet de dérivation 39 est conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans la portion à basse pression du compresseur ou la chambre de compression intermédiaire 14b dans laquelle débouche le passage de dérivation correspondant dépasse la pression dans le conduit de refoulement 15 d'une seconde valeur prédéterminée correspondant sensiblement à la pression de réglage dudit clapet de dérivation 39. Il convient de noter que le fond de chaque évidement de dérivation 33, 36 ménagé dans la plaque à clapet 26 forme avantageusement une surface de butée agencée pour limiter l'amplitude de mouvement du clapet de dérivation 39 associé vers sa position de libération.
La plaque porte-clapet 38 comprend en outre au moins un orifice de passage 40 agencé pour permettre un écoulement de fluide frigorigène du conduit de refoulement 15 vers les ouvertures de refoulement 27. La plaque porte-clapet 38 peut comprendre un ou plusieurs orifices de passage 40, et chaque orifice de passage 40 peut présenter par exemple une forme de haricot ou cylindrique.
Avantageusement, la plaque porte-clapet 38, la plaque à clapet 26 et la plaque de retenue 30 sont solidarisées entre elles par l'intermédiaire d'une vis 41 traversant des orifices ménagés dans les parties centrales de ces dernières et d'un écrou 42. Ainsi, ces trois plaques et le clapet de refoulement 29 forment un agencement de clapet compact pouvant être aisément monté sur le plateau 9 de la volute fixe 8. Cet agencement de clapet peut être monté sur le plateau de la volute fixe 8 par exemple à l'aide de trois vis de fixation traversant des orifices ménagés dans les trois plaques et vissées dans des trous taraudés ménagés dans le plateau 9 de la volute fixe 8. Le fonctionnement du compresseur à spirales va maintenant être décrit. Lorsque le compresseur à spirales selon l'invention est mis en marche, la volute mobile 11 est entraînée par l'arbre d'entraînement 20 suivant un mouvement orbital, ce mouvement de la volute mobile provoquant une admission et une compression de fluide frigorigène dans les chambres de compression à volume variable 14. Dans des conditions de fonctionnement optimales, chaque clapet de dérivation 39 destiné à obturer un passage de dérivation 32 débouchant dans l'une des chambres de compression 14 est soumis, sur sa face tournée vers le plateau 9 de la volute fixe 8, à une pression inférieure à la pression dans le conduit de refoulement 15. Ainsi, lesdits clapets de dérivation 39 sont maintenus dans leur position d'obturation et isolent par conséquent les chambres de compression 14 dans lesquelles débouchent les passages de dérivation 32 correspondants. De ce fait, la totalité du fluide frigorigène comprimé dans les chambres de compression 14 parvient jusqu'au centre des spirales et s'échappe par le conduit de refoulement 15 en direction de la chambre de refoulement 16 en s'écoulant à travers les orifices de passage 40 et les ouvertures de refoulement 27, puis en déplaçant le clapet de refoulement 29 dans sa position de libération, et enfin en s'écoulant axialement à travers les orifices de passage 31 et radialement à travers les espaces délimités entre les portions de fixation 30a.
En conséquence, dans des conditions de fonctionnement optimales, le taux de compression «de conception » du compresseur correspond au taux de compression imposé par les conditions de fonctionnement, et de ce fait le taux de compression « réel » du compresseur est maintenu à sa valeur maximale. Dans des conditions de fonctionnement imposant un taux de compression plus faible que le taux de compression « de conception » du compresseur, chaque clapet de dérivation 39 destiné à obturer un passage de dérivation 32 débouchant dans l'une des chambres de compression 14 peut être soumis, sur sa face tournée vers le plateau 9 de la volute fixe 8, à une pression supérieure à la pression dans le conduit de refoulement 15. Dans ce cas de figure, lesdits clapets de dérivation 39 se déforment élastiquement vers leur position de libération et mettent en communication les chambres de compression 14 dans lesquelles débouchent les passages de dérivation 32 correspondants avec le conduit de refoulement 15 ménagé dans la volute fixe 8. Il en résulte ainsi un refoulement vers le conduit de refoulement 15 d'une partie du fluide frigorigène comprimé dans les chambres de compression 14 dans lesquelles débouchent les canaux de dérivation 33 avant que cette partie du fluide frigorigène ne parvienne jusqu'au centre des spirales.
Ces dispositions permettent de diminuer le taux de compression de chaque chambre de compression, et donc du compresseur. Une surcompression du fluide frigorigène est de ce fait évitée, ce qui permet d'améliorer le rendement énergétique du compresseur et de limiter l'usure de ce dernier.
En cas d'un défaut de branchement des fils d'alimentation du moteur électrique provoquant une inversion du sens de rotation de l'arbre d'entraînement 20 de la volute mobile et la génération d'une dépression au centre des spirales 10, 13, le clapet de dérivation 39 destiné à obturer le passage de dérivation 35 débouchant dans la portion à basse pression du compresseur est soumis, sur sa face tournée vers le plateau 9 de la volute fixe 8, à une pression supérieure à la pression dans le conduit de refoulement 15. Ainsi, ledit clapet de dérivation 39 se déforme élastiquement vers sa position de libération et met en communication la portion à basse pression du compresseur avec le conduit de refoulement 15. Ces dispositions évitent un rapprochement des volutes fixe et mobile, et donc une surchauffe de ces dernières susceptible d'entraîner une dégradation du compresseur si le défaut de branchement n'est pas détecté suffisamment tôt. Les figures 8 et 9 représentent une deuxième forme d'exécution de l'invention qui diffère de celle représentée sur les figures 1 à 7 en ce que la plaque porte-clapet 38 est sensiblement annulaire, et en ce que la plaque de retenue 30 ne comporte qu'un seul orifice de passage 31. La figure 10 représente une troisième forme d'exécution de l'invention qui diffère de celle représentée sur les figures 1 à 7 essentiellement en ce que le compresseur comprend deux passages de dérivation 32 comprenant chacun un conduit de dérivation 45 ménagé dans le plateau 9 de la volute fixe 8 et comportant une première extrémité débouchant dans une chambre de compression intermédiaire 14b et une seconde extrémité débouchant dans la paroi circonférentielle interne 46 du conduit de refoulement 15, et en ce que la plaque à clapet 26 est montée sur la plaque de séparation 17. Selon ce mode de réalisation, le compresseur comprend deux clapets de dérivation 39 logés dans le conduit de refoulement 15 et réalisés chacun sous la forme d'une lamelle élastiquement déformable entre une position d'obturation de la seconde extrémité du conduit de dérivation 45 correspondant et une position de libération de la seconde extrémité du conduit de dérivation 45 correspondant. Chaque clapet de dérivation 39 peut par exemple être fixé par vissage sur la paroi circonférentielle interne 46 du conduit de refoulement 15. Selon une variante de réalisation représentée sur la figure 11, le compresseur comprend en outre un organe de maintien 47 sensiblement en forme de S dont les extrémités sont agencées pour coopérer chacune avec l'un des clapets de dérivation 39 de manière à maintenir en position ces derniers. Ainsi, selon cette variante de réalisation, il n'est pas nécessaire de fixer les clapets de dérivation 39 sur le plateau 9 de la volute fixe 8, ce qui simplifie le montage du compresseur. Chaque portion 48 de l'organe de maintien 47 située le long de l'un des clapets de dérivation 39 forme une surface de butée limitant les amplitudes de mouvement du clapet de dérivation associé. De préférence, l'organe de maintien 47 est conçu pour plaquer les 35 clapets de dérivation 39 contre la paroi interne 46 du conduit de refoulement 15.
Avantageusement, les extrémités de l'organe de maintien 47 sont solidarisées aux clapets de dérivation 39, par exemple par soudure. Ces dispositions facilitent encore le montage des clapets de dérivation. Selon une variante de réalisation représentée sur la figure 12, le conduit de refoulement 15 comprend une gorge annulaire 49 dans laquelle sont disposés les clapets de dérivation 39. La gorge annulaire 49 pourrait toutefois être remplacée par deux rainures localisées dans lesquelles seraient respectivement disposés les clapets de dérivation. Selon une autre variante de réalisation représentée sur la figure 13, les deux clapets de dérivation 39 sont montés coulissant sur une tige 51 insérée dans les extrémités des conduits de dérivation 45 débouchant dans le conduit de refoulement 15, et la tige 54 comprend des moyens élastiques, tels qu'un ressort hélicoïdal 55, interposés entre les deux clapets de dérivation 39 et conçus pour solliciter chaque clapet de dérivation vers sa position d'obturation. Les figures 14 et 15 représentent une quatrième forme d'exécution de l'invention qui diffère de celle représentée sur les figures 1 à 7 essentiellement en ce que le siège de clapet 28 vient de matière avec le plateau 9 de la volute fixe 8 et délimite une ouverture de refoulement 27, et en ce que le compresseur comprend deux passages de dérivation 32 comportant chacun une chambre de dérivation 52, un premier conduit de dérivation 53, ménagé dans le plateau 9 de la volute fixe 8, comprenant une première extrémité débouchant dans la chambre de compression intermédiaire 14b correspondante et une seconde extrémité débouchant dans la chambre de dérivation 52, et un deuxième conduit de dérivation 54, ménagé dans le plateau de la volute fixe, comprenant une première extrémité débouchant dans la chambre de dérivation 52 et une seconde extrémité débouchant dans la paroi circonférentielle interne 46 du conduit de refoulement 15, en amont du siège de clapet 28. Il doit être noté que les chambres de dérivation 52 des deux passages de dérivation sont confondues comme cela est représenté sur la figure 14, mais pourrait par exemple être distincte l'une de l'autre. Selon ce mode de réalisation, le compresseur comporte d'une part un insert 56 monté sur le plateau 9 de la volute fixe entre ce dernier et la plaque de séparation 17, l'insert 56 délimitant en partie la chambre de dérivation 52, et d'autre part deux clapets de dérivation 39 logés dans la chambre de dérivation 52 et réalisés chacun sous la forme d'une lamelle élastiquement déformable entre une position d'obturation de la seconde extrémité du premier conduit de dérivation 53 correspondant et une position de libération de la seconde extrémité du premier conduit de dérivation 53 correspondant.
De préférence, les deux clapets de dérivation 39 sont solidaires l'un de l'autre et sont fixés sur le plateau 9 de la volute fixe par un vis de fixation 60. Selon une variante de réalisation, au moins l'un des conduits de dérivation 53 pourrait être débouché dans une portion à basse pression du compresseur, ou le compresseur pourrait comprendre en outre un passage de dérivation relié à la portion à basse pression du compresseur. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce compresseur frigorifique à spirales, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Compresseur frigorifique à spirales comprenant : - une volute fixe (8) et une volute mobile (11) décrivant un mouvement orbital, chaque volute comportant un plateau (9, 12) à partir duquel s'étend une spirale (10, 13), les spirales des volutes fixe et mobile étant engagées l'une dans l'autre et délimitant des chambres de compression de volume variable (14), - un conduit de refoulement (15), ménagé dans la partie centrale du plateau (9) de la volute fixe (8), comprenant une première extrémité débouchant dans une chambre de compression centrale (14a) et une seconde extrémité destinée à être mise en communication avec une chambre de refoulement (16) ménagée dans le compresseur, - au moins une ouverture de refoulement (27) agencée pour mettre en communication le conduit de refoulement (15) et la chambre de refoulement (16), - un dispositif antiretour (25) comprenant : - un siège de clapet (28) entourant l'ouverture de 20 refoulement (27), et - un clapet de refoulement (29) mobile entre une position d'obturation dans laquelle le clapet de refoulement prend appui contre le siège de clapet (28) et obture l'ouverture de refoulement (27), et une position de libération dans laquelle le clapet de refoulement est éloigné du siège de clapet 25 et libère l'ouverture de refoulement, le clapet de refoulement (29) étant conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans le conduit de refoulement (15) dépasse la pression dans la chambre de refoulement (16) d'une première valeur prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend : 30 - au moins un passage de dérivation (32) comprenant une première extrémité débouchant dans le conduit de refoulement (15) à un emplacement situé entre la chambre de compression centrale (14a) et le siège de clapet (28), et une seconde extrémité débouchant dans une chambre de compression intermédiaire (14b), et/ou au moins un passage de dérivation (35) comprenant 35 une première extrémité débouchant dans le conduit de refoulement (15) à un emplacement situé entre la chambre de compression centrale (14a) et le siègede clapet, et une seconde extrémité débouchant dans une portion à basse pression du compresseur, et - au moins un clapet de dérivation (39) mobile entre une position d'obturation du passage de dérivation (32, 35) empêchant la mise en communication du conduit de refoulement avec la portion à basse pression du compresseur ou la chambre de compression intermédiaire (14b) dans laquelle débouche ledit passage de dérivation, et une position de libération du passage de dérivation (32, 35) autorisant la mise en communication du conduit de refoulement avec la portion à basse pression du compresseur ou la chambre de compression intermédiaire (14b) dans laquelle débouche ledit passage de dérivation, le clapet de dérivation (39) étant conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans la portion à basse pression du compresseur ou la chambre de compression intermédiaire (14b) dans laquelle débouche ledit passage de dérivation dépasse la pression dans le conduit de refoulement (15) d'une seconde valeur prédéterminée.
  2. 2. Compresseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un passage de dérivation (32) dont la première extrémité débouche dans une paroi circonférentielle interne (46) du conduit de refoulement (15).
  3. 3. Compresseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un passage de dérivation (32) comportant une chambre de dérivation (52), un premier conduit de dérivation (53) comprenant une première extrémité débouchant dans la chambre de compression intermédiaire (14b) correspondante ou la portion à basse pression du compresseur et une seconde extrémité débouchant dans la chambre de dérivation (52), et un deuxième conduit de dérivation (54) comprenant une première extrémité débouchant dans la chambre de dérivation (52) et une seconde extrémité débouchant dans le conduit de refoulement (15).
  4. 4. Compresseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le clapet de dérivation (39) est logé dans la chambre de dérivation (52), et est de préférence agencé pour obturer la seconde extrémité du premier conduit de dérivation (53) lorsqu'il se trouve dans sa position d'obturation.
  5. 5. Compresseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un passage de dérivation (32) comprenant un conduit de dérivation (45) comportant une première extrémité débouchant dans la chambre de compression intermédiaire (14b) correspondante ou la portion à basse pression du compresseur et une seconde extrémité débouchant dans le conduit de refoulement (15).
  6. 6. Compresseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le clapet de dérivation (39) est logé dans le conduit de refoulement (15), et est de préférence agencé pour obturer la seconde extrémité du conduit de dérivation (45) lorsqu'il se trouve dans sa position d'obturation.
  7. 7. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif antiretour (25) comporte une plaque à clapet (26) comprenant l'au moins une ouverture de refoulement (27), et sur laquelle est ménagé le siège de clapet (28).
  8. 8. Compresseur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un passage de dérivation (32) comportant un évidement de dérivation (33, 36), ménagé dans la surface de la plaque à clapet (26) du dispositif antiretour tournée du côté du plateau (9) de la volute fixe (8), débouchant dans le conduit de refoulement (15), et un canal de dérivation (34) comprenant une première extrémité débouchant dans la chambre de compression intermédiaire (14b) correspondante ou la portion à basse pression du compresseur et une seconde extrémité débouchant dans la surface du plateau (9) de la volute fixe (8) tournée du côté de la plaque à clapet (26) du dispositif antiretour, en regard de l'évidement de dérivation (33, 36).
  9. 9. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un clapet de dérivation (39) réalisé sous la forme d'une lamelle élastiquement déformable entre une position d'obturation du passage de dérivation correspondant et une position de libération du passage de dérivation correspondant.
  10. 10. Compresseur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque porte-clapet (38) disposée entre la plaque à clapet (26)du dispositif antiretour et le plateau (9) de la volute fixe (8), la plaque porte-clapet (38) comprenant au moins un clapet de dérivation (39) venant de matière avec ladite plaque porte-clapet et réalisé sous la forme d'une lamelle élastiquement déformable entre une position d'obturation de la première extrémité du canal de dérivation et une position de libération de ladite première extrémité.
  11. 11. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de butée (30, 33, 36) agencés pour limiter l'amplitude de mouvement du clapet de refoulement (29) et/ou du clapet de dérivation (39) vers sa position de libération.
  12. 12. Compresseur selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le fond de l'évidement de dérivation (33, 36) forme une surface de butée agencée pour limiter l'amplitude de mouvement du clapet de dérivation (39) associé vers sa position de libération.
  13. 13. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de séparation (17), montée sur le plateau (9) de la volute fixe (8) de manière à entourer le conduit de refoulement (15), délimitant au moins en partie la chambre de refoulement (16).
  14. 14. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 6 ou l'une des revendications 9, 11 et 13 lorsqu'elles ne dépendent pas de la revendication 7, caractérisé en ce que le siège de clapet (28) vient de matière avec le plateau (9) de la volute fixe (8) et délimite l'ouverture de refoulement (27).
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