FR3021075A1 - - Google Patents

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FR3021075A1
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Danfoss Commercial Compressors SA
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Abstract

Le compresseur à spirales (1) comporte un agencement de volute orbitant (7), et un arbre d'entraînement (18) configuré pour entraîner l'agencement de volute orbitant (7) dans un mouvement orbital, l'arbre d'entraînement (18) comportant un canal de lubrification (32) et un premier trou de lubrification (35) relié fluidiquement au canal de lubrification (32) et débouchant dans une paroi extérieure de l'arbre d'entraînement (18). Le compresseur à spirales (1) comporte en outre des premier et deuxième paliers (38, 39) décalés axialement le long d'un axe de rotation de l'arbre d'entraînement (18) et chacun étant configuré pour coopérer avec l'arbre d'entraînement (18). Les premier et deuxième paliers (38, 39) et l'arbre d'entraînement (18) définissent partiellement un premier espace annulaire (44) dans lequel débouche le premier trou de lubrification (35). Le premier palier (38) et l'arbre d'entraînement (18) définissent une première cavité d'huile reliée fluidiquement au premier espace annulaire (44), et le deuxième palier (39) et l'arbre d'entraînement (18) définissent une deuxième cavité d'huile reliée fluidiquement au premier espace annulaire (44).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un compresseur à spirales, et en particulier à un compresseur frigorifique à spirales.
Arrière-plan de l'invention Comme on le connaît, un compresseur à spirales peut comporter : - un récipient fermé, - une unité de compression configurée pour comprimer un fluide frigorigène et comportant une volute fixe et une volute orbitante, - un arbre d'entraînement configuré pour entraîner la volute orbitante selon un mouvement orbital, l'arbre d'entraînement comportant notamment : - un canal de lubrification configuré pour être alimenté en huile provenant d'un carter d'huile par une pompe à huile entraînée par l'arbre d'entraînement, le canal de lubrification s'étendant sur au moins une partie d'une longueur de l'arbre d'entraînement, et - des trous de lubrification reliés fluidiquennent au canal de lubrification et débouchant dans une paroi extérieure de l'arbre d'entraînement, les trous de lubrification étant décalés axialement le long de l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement, - une unité d'entraînement couplée à l'arbre d'entraînement et agencée pour entraîner en rotation l'arbre d'entraînement autour d'un axe de rotation, et - des paliers décalés axialement le long de l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement et chacun étant configuré pour coopérer avec l'arbre d'entraînement. Au cours de la rotation de l'arbre d'entraînement, le canal de lubrification est alimenté en huile par la pompe à huile, et l'huile alimentée est ensuite introduite, par une force centrifuge et via les trous de lubrification, à des surfaces de palier des paliers, ce qui conduit à une lubrification de ces derniers.
Afin d'assurer une lubrification satisfaisante des paliers, l'arbre d'entraînement est de préférence muni d'un trou de lubrification en face de chaque palier, et chaque trou de lubrification débouche de préférence dans une portion de paroi intérieure du canal de lubrification opposée à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement de sorte que l'huile alimentée dans le canal de lubrification s'écoule par centrifugation le long de ladite portion de paroi intérieure et entre facilement dans les trous de lubrification par une force centrifuge.
Toutefois, la position angulaire finale des trous de lubrification dépend de la position angulaire des charges radiales appliquées entre l'arbre d'entraînement et les paliers au cours de la rotation de l'arbre d'entraînement. En effet, si les trous de lubrification sont situés à la même position angulaire que celle des charges radiales appliquées entre l'arbre d'entraînement et les paliers, alors la pression produite par lesdites charges radiales au niveau de chaque trou de lubrification empêchera la sortie de l'huile du trou de lubrification correspondant, ce qui entravera une lubrification satisfaisante des paliers. Par conséquent, la position angulaire appropriée des trous de lubrification par rapport à ladite portion de paroi intérieure du canal de lubrification ne peut pas toujours être respectée, ce qui conduit à une diminution de la qualité de lubrification de paliers. En outre, étant donné que la position angulaire des charges radiales appliquées entre l'arbre d'entraînement et les paliers dépend de la vitesse de l'arbre d'entraînement, en plus des conditions de fonctionnement, l'utilisation d'un moteur à vitesse variable en tant qu'unité d'entraînement peut rendre difficile le choix de la position angulaire la plus appropriée pour les trous de lubrification. Résumé de l'invention Un objet de la présente invention consiste à fournir un compresseur frigorifique amélioré qui peut surmonter les inconvénients rencontrés dans les compresseurs à spirales classiques. Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un compresseur à spirales dont les paliers d'arbre d'entraînement peuvent être lubrifiés de manière optimale. Selon l'invention, un tel compresseur à spirales comporte au moins : - une unité de compression configurée pour comprimer un fluide frigorigène et comportant au moins une première volute fixe et un agencement de volute orbitant, - un arbre d'entraînement configuré pour entraîner l'agencement de volute orbitant dans un mouvement orbital, l'arbre d'entraînement comportant au moins : - un canal de lubrification configuré pour être alimenté en huile provenant d'un carter d'huile et s'étendant sur au moins une partie d'une longueur de l'arbre d'entraînement, et - un premier trou de lubrification relié fluidiquement au canal de lubrification et débouchant dans une paroi extérieure de l'arbre d'entraînement, - une unité d'entraînement couplée à l'arbre d'entraînement et agencée pour entraîner en rotation l'arbre d'entraînement autour d'un axe de rotation, et - des premier et deuxième paliers décalés axialement le long de l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement et chacun étant configuré pour coopérer avec l'arbre d'entraînement, dans lequel les premier et deuxième paliers et l'arbre d'entraînement définissent au moins partiellement un premier espace annulaire, le premier trou de lubrification débouche dans le premier espace annulaire, le premier palier et l'arbre d'entraînement définissent entre eux une première cavité d'huile reliée fluidiquement au premier espace annulaire, et le deuxième palier et l'arbre d'entraîneme définissent entre eux une deuxième cavité d'huile reliée fluidiquement au premier espace annulaire. Au cours de la rotation de l'arbre d'entraînement, l'huile entrant dans le canal de lubrification est au moins partiellement alimentée au premier espace annulaire via le premier trou de lubrification, et entre ensuite dans les première et deuxième cavités d'huile. Ces dispositions assurent une lubrification optimale des premier et deuxième paliers quelle que soit la position angulaire du premier trou de lubrification et des charges radiales appliquées entre l'arbre d'entraînement et les premier et deuxième paliers, et quelle que soit la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement.
En outre, les première et deuxième cavités d'huile maintiennent l'huile sous pression à proximité des premier et deuxième paliers, ce qui évite ou limite la dépressurisation de palier, c'est-à-dire un nettoyage de l'huile de paliers par le fluide frigorigène. De plus, la configuration de l'arbre d'entraînement et des premier et deuxième paliers assure une lubrification optimale des premier et deuxième paliers, même si l'huile est alimentée au canal de lubrification par une pompe centrifuge. Ceci conduit à un compresseur à spirales moins coûteux. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement comporte en outre des première et deuxième portions de surface extérieure essentiellement plates et faisant face, c'est à dire s'étendant le long, des premier et deuxième paliers respectivement, la première portion de surface extérieure et le premier palier définissant la première cavité d'huile, et la deuxième portion de surface extérieure et le deuxième palier définissant la deuxième cavité d'huile. Selon un mode de réalisation de l'invention, les première et deuxième portions de surface extérieure s'étendent essentiellement parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement comporte un premier méplat extérieur formant les première et deuxième portions de surface extérieure, le premier méplat extérieur s'étendant en outre le long du premier espace annulaire.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier méplat extérieur s'étend essentiellement parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'inventionrle premier trou de lubrification est décalé angulairement d'au m'oins l'une des première et deuxième portions de surface extérieure par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier trou de lubrification débouche dans une partie extérieure de l'arbre d'entraînement décalée angulairement du premier méplat extérieur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier trou de lubrification est essentiellement aligné avec les première et deuxième portions de surface extérieure 15 dans une direction s'étendant parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier trou de lubrification débouche dans le premier méplat extérieur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal de lubrification est décalé 20 de l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement, le premier trou de lubrification débouchant dans une première portion de paroi intérieure du canal de lubrification opposée à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement par rapport à l'axe longitudinal du canal de lubrification, et plus précisément dans une première portion de paroi intérieure du canal de lubrification le long de laquelle l'huile s'écoule par 25 centrifugation au cours de la rotation de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier méplat extérieur est situé angulairement essentiellement à l'opposé d'une position angulaire des charges radiales appliquées entre l'arbre d'entraînement et les premier et deuxième paliers au cours de la rotation de l'arbre d'entraînement. 30 Selon un mode de réalisation de l'invention, chacun des premier et deuxième paliers est configuré pour coopérer en outre avec l'un(e) de la première volute fixe et de l'agencement de volute orbitant. En d'autres termes, chacun des premier et deuxième paliers est prévu entre l'arbre d'entraînement et l'un(e) de la première volute fixe et de l'agencement de 35 volute orbitant.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier trou de lubrification s'étend de manière essentiellement radiale par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur à spirales comporte en outre des troisième et quatrième paliers décalés axialement le long de l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement et chacun étant configuré pour coopérer avec l'arbre d'entraînement, les troisième et quatrième paliers et l'arbre d'entraînement définissant au moins partiellement un deuxième espace annulaire, et l'arbre d'entraînement comporte en outre un deuxième trou de lubrification relié fluidiquement au canal de lubrification et débouchant dans le deuxième espace annulaire. Selon un mode de réalisation de l'invention, le troisième palier et l'arbre d'entraînement définissent une troisième cavité d'huile reliée fluidiquement au deuxième espace annulaire, et le quatrième palier et l'arbre d'entraînement définissent une quatrième cavité d'huile reliée fluidiquement au deuxième espace annulaire. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement comporte en outre des troisième et quatrième portions de surface extérieure essentiellement plates et faisant face respectivement aux troisième et quatrième paliers, la troisième portion de surface extérieure et le troisième palier définissant la troisième cavité d'huile, et la quatrième portion de surface extérieure et le quatrième palier définissant la quatrième cavité d'huile. Selon un mode de réalisation de l'invention, chacun des troisième et quatrième paliers est configuré pour coopérer en outre avec l'autre de la première volute fixe et de l'agencement de volute orbitant. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement comporte au moins une partie d'entraînement configurée pour entraîner l'agencement de volute orbitant selon un mouvement orbital, et une première partie guidée. Selon un mode de réalisation de l'invention, les premier et deuxième paliers sont agencés pour guider et supporter en rotation la première partie guidée de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement comporte en outre une deuxième partie guidée, les première et deuxième parties guidées étant situées de part et d'autre de la partie d'entraînement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les troisième et quatrième paliers sont agencés pour coopérer avec la partie d'entraînement de l'arbre d'entraînement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement s'étend à travers l'agencement de volute orbitant de sorte que les première et deuxième parties guidées soient respectivement situées de part et d'autre de l'agencement de volute orbitant. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement comporte en outre un troisième trou de lubrification relié fluidiquement au canal de lubrification et débouchant dans une paroi extérieure de la deuxième partie guidée de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement comporte 10 en outre une première partie d'extrémité et une deuxième partie d'extrémité opposée à la première partie d'extrémité, la première partie d'extrémité comportant une cavité centrale et ayant un diamètre extérieur supérieur à un diamètre extérieur de la deuxième partie d'extrémité. Cet agencement de la première partie d'extrémité de l'arbre d'entraînement améliore la rigidité de l'arbre d'entraînement sans augmenter 15 la déviation de l'arbre d'entraînement. Comme l'arbre d'entraînement est plus rigide, sa première fréquence propre est décalée vers un niveau supérieur. Selon un mode de réalisation de l'invention, la cavité centrale débouche dans une face d'extrémité de la première partie d'extrémité de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le diamètre extérieur de la 20 première partie d'extrémité correspond au plus grand diamètre extérieur de l'arbre d'entraînement, et le diamètre extérieur de la deuxième partie d'extrémité correspond au plus petit diamètre extérieur de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'unité d'entraînement comporte un moteur ayant un stator et un rotor, le rotor étant monté sur la première partie 25 d'extrémité de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement comporte en outre un canal d'évent relié fluidiquement au canal de lubrification. La présence du canal d'évent assure le dégazage de l'huile circulant dans le canal de lubrification, et en particulier le refoulement du fluide frigorigène découlant du dégazage à l'extérieur de 30 l'arbre d'entraînèment. Un tel dégazage empêche une dégradation de la lubrification de palier par le fluide frigorigène. Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal d'évent comporte une zone de restriction d'écoulement configurée pour restreindre la section transversale d'écoulement du canal d'évent. Ladite zone de restriction d'écoulement empêche ou 35 limite le refoulement d'huile, ou les fuites d'huile, à travers le canal d'évent, même lorsque la quantité d'huile dans le canal de lubrification est particulièrement importante et notamment à une vitesse de rotation élevée de l'arbre d'entraînement. Cette disposition améliore le rendement du compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, la zone de restriction d'écoulement est configurée pour restreindre radialement la section transversale d'écoulement du canal d'évent. Selon un mode de réalisation de l'invention, la zone de restriction d'écoulement est configurée de sorte que, au niveau de la zone de restriction d'écoulement, une largeur de la section transversale d'écoulement du canal d'évent soit inférieure à une hauteur de la section transversale d'écoulement du canal d'évent. 10 Ladite configuration de la zone de restriction d'écoulement limite le refoulement d'huile à travers le canal d'évent tout en assurant un dégazage d'huile approprié. Selon un mode de réalisation de l'invention, la zone de restriction d'écoulement est située à proximité d'une portion de paroi intérieure du canal de lubrification. 15 Selon un mode de réalisation de l'invention, la zone de restriction d'écoulement est essentiellement centrée par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal d'évent comporte au moins une première portion d'évent s'étendant essentiellement de manière radiale 20 par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement, la zone de restriction d'écoulement étant prévue sur la première portion d'évent. Ladite configuration du canal d'évent facilite le dégazage d'huile. Selon un mode de réalisation de l'invention, la première portion d'évent comporte une première section prévue en amont de la zone de restriction 25 d'écoulement et une deuxième section prévue en aval de la zone de restriction d'écoulement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal d'évent comporte une deuxième portion d'évent située en aval de la première portion d'évent et s'étendant essentiellement parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement. 30 Selon un mode de réalisation de l'invention, la deuxième portion d'évent est située essentiellement à l'opposé de la première portion de paroi intérieure du canal de lubrification, c'est-à-dire la portion de paroi intérieure le long de laquelle l'huile s'écoule par centrifugation au cours de la rotation de l'arbre d'entraînement, par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal d'évent débouche dans une deuxième portion de paroi intérieure du canal de lubrification située à proximité de l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement. En d'autres termes, le canal d'évent débouche dans une deuxième portion de paroi intérieure du canal de lubrification tournée vers l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal d'évent est relié fluidiquement à la cavité centrale de la première partie d'extrémité de l'arbre d'entraînement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement comporte en outre un élément de fermeture configuré pour définir partiellement le canal d'évent. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de fermeture est configuré pour fermer une partie d'extrémité du canal de lubrification.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de fermeture comporte un élément de restriction configuré pour définir partiellement la zone de restriction d'écoulement. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de fermeture comporte un trou d'évent définissant au moins partiellement le canal d'évent. Par exemple, le trou d'évent peut former la deuxième portion d'évent du canal d'évent. Selon un mode de réalisation de l'invention, le trou d'évent débouche dans la cavité centrale de la première partie d'extrémité de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal de lubrification est essentiellement parallèle à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal de lubrification est étagé et comporte une première partie de canal configurée pour être alimentée en huile provenant du carter d'huile et une deuxième partie de canal ayant un diamètre intérieur supérieur à un diamètre intérieur de la première partie de canal. Selon un mode de réalisation de l'invention, le canal de lubrification est agencé pour être alimenté en huile provenant du carter d'huile par une pompe à huile entraînée par l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, la première volute fixe comporte un premier enroulement en spirale fixe, et l'agencement de volute orbitant comporte un premier enroulement en spirale orbitant, le premier enroulement en spirale fixe et le premier enroulement en spirale orbitant formant une pluralité de premières chambres de compression.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'unité de compression comporte en outre une deuxième volute fixe comportant un deuxième enroulement en spirale fixe, les première et deuxième volutes fixes définissant un volume intérieur, l'agencement de volute orbitant étant disposé dans le volume intérieur et comportant en outre un deuxième enroulement en spirale orbitant, le deuxième enroulement en spirale fixe et le deuxième enroulement en spirale orbitant formant une pluralité de deuxièmes chambres de compression. Selon un mode de réalisation de l'invention, les premier et deuxième enroulements en spirale orbitant sont respectivement prévus sur des première et deuxième faces d'une plaque de base commune, la deuxième face étant opposée à la première face. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur à spirales comporte en outre au moins un cinquième palier configuré pour coopérer avec l'arbre d'entraînement et la deuxième volute fixe.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le cinquième palier est configuré pour guider et supporter en rotation la deuxième partie guidée de l'arbre d'entraînement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur à spirales comporte en outre un premier contrepoids et un deuxième contrepoids reliés à l'arbre d'entraînement, les premier et deuxième contrepoids étant situés respectivement de part et d'autre de l'agencement de volute orbitant. Cet agencement des premier et deuxième contrepoids permet d'équilibrer la masse de l'agencement de volute orbitant avec une inclinaison limitée de l'arbre d'entraînement. Une telle inclinaison limitée de l'arbre d'entraînement améliore la fiabilité des paliers et la fiabilité de l'unité d'entraînement, et, par conséquent, la fiabilité et la performance du compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur à spirales est un compresseur à spirales vertical et l'arbre d'entraînement s'étend de manière essentiellement verticale.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement est un arbre d'entraînement étagé. Cet agencement assure un assemblage facile du compresseur à spirales. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre d'entraînement étagé comporte au moins quatre diamètres différents, afin de faciliter l'assemblage du compresseur et de limiter la déviation d'arbre/de supporter une déformation à des vitesses élevées.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur à spirales est un compresseur à spirales à vitesse variable. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le compresseur à spirales est un compresseur à spirales à vitesse fixe. Ces avantages et d'autres deviendront évidents en lisant la description suivante, compte tenu du dessin ci-annexé représentant, à titre d'exemples non-limitatifs, trois modes de réalisation d'un compresseur à spirales selon l'invention. Brève description des dessins 10 La description détaillée suivante d'un mode de réalisation de l'invention est mieux appréhendée lorsqu'elle est lue conjointement avec les dessins annexés étant appréhendés, toutefois que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier divulgué. 15 La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un compresseur à spirales selon un premier mode de réalisation de l'invention. Les figures 2 et 3 représentent des vues en perspective de l'arbre d'entraînement du compresseur à spirales de la figure 1. La figure 4 représente une vue en coupe longitudinale de l'arbre 20 d'entraînement de la figure 2. Les figures 5 à 8 représentent des vues partielles en perspective, tronquées respectivement suivant des plans V-V, VI-VI, VII-VII, VIII-VIII de la figure 4, de l'arbre d'entraînement de la figure 2. La figure 9 représente une vue partielle en perspective, tronquée suivant un 25 plan longitudinal, de l'arbre d'entraînement de la figure 2. La figure 10 représente une vue partielle en perspective, tronquée suivant un plan transversal, de l'arbre d'entraînement de la figure 2. La figure 11 représente une vue en coupe longitudinale de l'arbre d'entraînement d'un compresseur à spirales selon un deuxième mode de réalisation de 30 l'invention. La figure 12 représente une vue en coupe longitudinale de l'arbre d'entraînement d'un compresseur à spirales selon un troisième mode de réalisation de l'invention. 35 Description détaillée de l'invention La figure 1 montre un compresseur à spirales 1 occupant une position verticale. Le compresseur à spirales 1 comporte un récipient fermé 2 et une unité de compression 3 disposée à l'intérieur du récipient fermé 2 et configurée pour comprimer du fluide frigorigène. L'unité de compression 3 comporte des première et deuxième volutes fixes 4, 5 délimitant un volume intérieur 6. En particulier, les première et deuxième volutes fixes 4, 5 sont fixées par rapport au récipient fermé 2. La première volute fixe 4 peut, par exemple, être fixée à la deuxième volute fixe 5. L'unité de compression 3 comporte en outre un agencement de volute orbitant 7 disposé dans le volume intérieur 6. La première volute fixe 4 comporte une plaque de base 8 et un enroulement en spirale 9 faisant saillie à partir de la plaque de base 8 vers la deuxième volute fixe 5, et la deuxième volute fixe 5 comporte une plaque de base 11 et un enroulement en spirale 12 faisant saillie à partir de la plaque de base 11 vers la première volute fixe 4. L'agencement de volute orbitant 7 comporte une plaque de base 13, un premier enroulement en spirale 14 faisant saillie à partir d'une première face de la plaque de base 13 vers la première volute fixe 4, et un deuxième enroulement en spirale 15 faisant saillie à partir d'une deuxième face de la plaque de base 13 vers la deuxième volute fixe 5, la deuxième face étant opposée à la première face de sorte que les premier et deuxième enroulements en spirale 14, 15 fassent saillie dans des directions opposées. Les première et deuxième volutes fixes 4, 5 sont situées respectivement au-dessus et en dessous de l'agencement de volute orbitant 7. Le premier enroulement en spirale 14 de l'agencement de volute orbitant 7 coopère avec l'enroulement en spirale 9 de la première volute fixe 4 pour former une pluralité de chambres de compression 16 entre eux, et le deuxième enroulement en spirale 15 de l'agencement de volute orbitant 7 coopère avec l'enroulement en spirale 12 de la deuxième volute fixe 5 pour former une pluralité de chambres de compression 17 entre eux. Chacune des chambres de compression 16, 17 a un volume variable qui diminue depuis l'extérieur vers l'intérieur, lorsque l'agencement de volute orbitant 7 est entraîné de manière à orbiter par rapport aux première et deuxième volutes fixes 4,5. De plus, le compresseur à spirales 1 comporte un arbre d'entraînement étagé 18 configuré pour entraîner l'agencement de volute orbitant 7 selon des mouvements orbitaux, et une unité d'entraînement 19 couplée à l'arbre d'entraînement 18 et configurée pour entraîner en rotation l'arbre d'entraînement 18 autour d'un axe de rotation A. L'unité d'entraînement 19 comporte un moteur électrique situé au-dessus de la première volute fixe 4. Le moteur électrique a un rotor 21 monté sur l'arbre d'entraînement 18, et un stator 22 disposé autour du rotor 21. Par exemple, le moteur électrique peut être un moteur électrique à vitesse variable. L'arbre d'entraînement 18 s'étend verticalement à travers la plaque de base 13 de l'agencement de volute orbitant 7. L'arbre d'entraînement 18 comprend une première partie d'extrémité 23 située au-dessus de la première volute fixe 4 et sur laquelle est monté le rotor 21, et une deuxième partie d'extrémité 24 opposée à la première partie d'extrémité 23 et située en dessous de la deuxième volute fixe 5. La 10 première partie d'extrémité 23 a un diamètre extérieur supérieur au diamètre extérieur de la deuxième partie d'extrémité 24. La première partie d'extrémité 23 comporte une cavité centrale 25 débouchant dans une face d'extrémité de la première partie d'extrémité 23 opposée à la deuxième partie d'extrémité 24. L'arbre d'entraînement 18 comporte en outre une première partie guidée 26 et 15 une deuxième partie guidée 27 situées entre les première et deuxième parties d'extrémité 23, 24, et une partie d'entraînement excentrique 28 située entre les première et deuxième parties guidées 26, 27 et étant excentrée par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18. La partie d'entraînement excentrique 28 est agencée pour coopérer avec l'agencement de volute orbitant 7 de manière à amener 20 ce dernier à être entraîné selon un mouvement orbital par rapport aux première et deuxième volutes fixes 4, 5 lorsque le moteur électrique fonctionne. L'arbre d'entraînement 18 comporte en outre un premier méplat extérieur 29 s'étendant le long d'une surface extérieure de la première partie guidée 26, et un deuxième méplat extérieur 31 s'étendant le long d'une surface extérieure de la partie 25 d'entraînement excentrique 28. Avantageusement, les premier et deuxième méplats extérieurs 29, 31 s'étendent essentiellement parallèlement à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18. Les premier et deuxième méplats extérieure 29, 31 peuvent être décalés angulairement l'un de l'autre par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18, et par exemple essentiellement diamétralement opposés l'un à 30 l'autre. L'arbre d'entraînement 18 comporte en outre un canal de lubrification 32 s'étendant sur une partie de la longueur de l'arbre d'entraînement 18 et agencé pour être alimenté en huile provenant d'un carter d'huile défini par le récipient fermé 2, par une pompe à huile 34 entraînée par la deuxième partie d'extrémité 24 de l'arbre 35 d'entraînement 18.
Selon le premier mode de réalisation montré sur les figures 1 à 10, le canal de lubrification 32 est essentiellement parallèle à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18 et décalé, c'est-à-dire excentré, de l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18. Cependant, selon un autre mode de réalisation de l'invention, le canal de lubrification 32 peut être incliné par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18. Selon le premier mode de réalisation montré sur les figures 1 à 10, la pompe à huile 34 est formée par un élément de pompage ayant une partie de liaison essentiellement cylindrique reliée à la deuxième partie d'extrémité 24 de l'arbre d'entraînement 18 et une partie d'extrémité ayant une forme incurvée et munie d'une ouverture d'huile. Cependant, selon un autre mode de réalisation de l'invention, la pompe à huile 34 peut être formée par la deuxième partie d'extrémité 24 de l'arbre d'entraînement 18. L'arbre d'entraînement 18 comporte également un trou de lubrification 35 relié fluidiquement au canal de lubrification 32 et débouchant dans une paroi extérieure de la première partie guidée 26 de l'arbre d'entraînement 18, deux trous de lubrification 36 reliés fluidiquement au canal de lubrification 32 et débouchant dans une paroi extérieure de la partie d'entraînement excentrique 28 de l'arbre d'entraînement 18, et un trou de lubrification 37 relié fluidiquement au canal de lubrification 32 et débouchant dans une paroi extérieure de la deuxième partie guidée 27 de l'arbre d'entraînement 18. Avantageusement, chaque trou de lubrification s'étend de manière essentiellement radiale par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18. Le compresseur à spirales 1 comporte en outre des éléments de palier configurés pour coopérer avec l'arbre d'entraînement 18. Les éléments de palier comportent deux paliers stationnaires 38, 39, chacun étant prévu entre la première volute fixe 4 et la première partie guidée 26 de l'arbre d'entraînement 18, deux paliers orbitants 41, 42, chacun étant prévu entre l'agencement de volute orbitant 7 et la partie d'entraînement excentrique 28 de l'arbre d'entraînement 18, et un palier stationnaire 43 prévu entre la deuxième volute fixe 5 et la deuxième partie guidée 27 de l'arbre d'entraînement 18. Il convient de noter que les paliers 38, 39, 41, 42, 43 sont situés sur un même côté de l'arbre d'entraînement 18 par rapport à la première partie d'extrémité 23. Les paliers stationnaires 38, 39, l'arbre d'entraînement 18 et la première volute fixe 4 définissent un premier espace annulaire 44 dans lequel débouche le trou de lubrification 35. En outre, le premier méplat extérieur 29, qui s'étend le long de la première partie guidée 26 de l'arbre d'entraînement 18, comporte une première portion de surface extérieure 29a s'étendant le long du palier stationnaire 38, et une deuxième portion de surface extérieure 29b s'étendant le long du palier stationnaire 39. La première portion de surface extérieure 29a et le palier stationnaire 38 définissent une première cavité d'huile 45 reliée fluidiquement au premier espace annulaire 44, et la deuxième portion de surface extérieure 29b et le palier stationnaire 39 définissent une deuxième cavité d'huile 46 reliée fluidiquement au premier espace annulaire 44. Les paliers orbitants 41, 42, l'arbre d'entraînement 18 et la deuxième volute fixe 5 définissent un deuxième espace annulaire 47. En outre, le deuxième méplat extérieur 31, qui s'étend le long de la partie d'entraînement excentrique 28 de l'arbre d'entraînement 18, comporte une troisième portion de surface extérieure 31a s'étendant le long du palier orbitant 41, et une quatrième portion de surface extérieure 31b s'étendant le long du palier orbitant 42. La troisième portion de surface extérieure 31a et le palier orbitant 41 définissent une troisième cavité d'huile 48 reliée fluidiquement au deuxième espace annulaire 47, et la quatrième portion de surface extérieure 31b et le palier en orbite 42 définissent une quatrième cavité d'huile 49 reliée fluidiquement au deuxième espace annulaire 47. Selon le premier mode de réalisation montré sur les figures 1 à 10, le trou de lubrification 35 débouche dans une portion extérieure de la première partie guidée 26 de l'arbre d'entraînement 18 décalée angulairement du premier méplat extérieur 29 par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18, et les trous de lubrification 36 débouchent dans le deuxième méplat extérieur 31. L'arbre d'entraînement 18 comporte en outre un canal d'évent 51 relié fluidiquement, d'une part, au canal de lubrification 32 et d'autre part, à la cavité centrale 25 de la première partie d'extrémité 23 de l'arbre d'entraînement 18. Comme mieux montré sur la figure 9, le canal d'évent 51 comporte une première portion d'évent 51a s'étendant de manière essentiellement radiale par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18, et une deuxième portion d'évent 51b située en aval de la première portion d'évent 51a et s'étendant essentiellement parallèlement à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18. Selon le premier mode de réalisation de l'invention, la première portion d'évent 51a débouche dans une portion de paroi intérieure du canal de lubrification 32 située à proximité de l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18, et la deuxième portion d'évent 51b est opposée au canal de lubrification 32 par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18. La position de la deuxième portion d'évent 51b est avantageusement opposée à la portion de paroi intérieure du canal de lubrification 32 le long de laquelle l'huile s'écoule par centrifugation au cours de la rotation de l'arbre d'entraînement 18. Le canal d'évent 51 comporte en outre une zone de restriction d'écoulement 52 prévue sur la première portion d'évent 51a et configurée pour restreindre radialement la section transversale d'écoulement de la première portion d'évent 51a. La première portion d'évent 51a peut comporter une première section prévue en amont de la zone de restriction d'écoulement 52 et une deuxième section prévue en aval de la zone de restriction d'écoulement 52. En outre, la zone de restriction d'écoulement 52 peut être située à proximité d'une portion de paroi intérieure du canal de lubrification 32. Selon un mode de réalisation de l'invention, la zone de restriction d'écoulement 52 peut être essentiellement centrée par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement. Avantageusement, la zone de restriction d'écoulement 52 est configurée de sorte que, au niveau de la zone de restriction d'écoulement 52, une largeur W de la section transversale d'écoulement de la première portion d'évent 51a soit inférieure à une hauteur H de la section transversale d'écoulement de la première portion d'évent 51a. L'arbre d'entraînement 18 comporte en outre un élément de fermeture 53 situé dans la cavité centrale 25 de la première partie d'extrémité 23, et configuré pour fermer une portion d'extrémité du canal de lubrification 32 et pour définir partiellement le canal d'évent 51. L'élément de fermeture 53 comporte un élément de restriction 54 configuré pour définir partiellement la zone de restriction d'écoulement 52, et un trou d'évent 55 formant la deuxième portion d'évent 51b du canal d'évent 51. Le compresseur à spirales 1 comporte en outre un premier contrepoids 56 et un deuxième contrepoids 57 reliés à l'arbre d'entraînement 18, et agencés pour équilibrer la masse de l'agencement de volute orbitant 7. Le premier contrepoids 56 est situé au-dessus de la première volute fixe 4, et le deuxième contrepoids 57 est situé en dessous de la deuxième volute fixe 5. Selon le premier mode de réalisation montré sur les figures 1 à 10, le premier contrepoids 56 et l'arbre d'entraînement 18 sont conçus sous la forme d'un élément monobloc, et le deuxième contrepoids 57 est distinct de l'arbre d'entraînement 18 et est fixé à ce dernier. Par exemple, le premier contrepoids 56 peut être formé par retrait de matière de l'arbre d'entraînement 18. Le compresseur à spirales 1 comporte également une entrée d'aspiration de fluide frigorigène (non représentée sur les figures) communiquant avec la chambre intérieure 6 pour réaliser l'alimentation de l'unité de compression 3 en fluide frigorigène, et une sortie de refoulement (non représentée sur les figures) pour refouler le fluide frigorigène comprimé à l'extérieur du compresseur à spirales 1. Lors du fonctionnement, l'huile alimentée au canal de lubrification 32 par la pompe à huile 34, s'écoule par centrifugation le long de la portion de paroi intérieure du canal de lubrification 32 opposée à l'axe de rotation A de l'arbre-d'entraînement 18. Une première partie de l'huile alimentée au canal de lubrification 32 entre dans le trou de lubrification 37 et lubrifie le palier stationnaire 43. Une deuxième partie de l'huile alimentée au canal de lubrification 32 entre dans les trous de lubrification 36 et les troisième et quatrième cavités d'huile 48, 49, et lubrifie ensuite les paliers orbitants 41, 42. Une troisième partie de l'huile alimentée au canal de lubrification 32 entre successivement dans le trou de lubrification 35, le premier espace annulaire 44 et les première et deuxième cavités d'huile 45, 46, et lubrifie ensuite les paliers stationnaires 38, 39. En outre, le canal d'évent 51 assure le dégazage de l'huile circulant dans le canal de lubrification 32, et en particulier le refoulement du fluide frigorigène provenant du dégazage à l'extérieur de l'arbre d'entraînement 18. La zone de restriction d'écoulement 52 empêche ou au moins limite le refoulement d'huile, ou les fuites d'huile, à travers le canal d'évent 51, même lorsque la quantité d'huile dans le canal de lubrification 32 est particulièrement importante.
La figure 11 représente l'arbre d'entraînement 18 d'un compresseur à spirales 1 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui diffère du premier mode de réalisation par le fait que l'arbre d'entraînement 18 comporte deux trous de lubrification 35 débouchant respectivement dans les première et deuxième portions de surface extérieure 29a, 29b du premier méplat extérieur 29, et un seul trou de lubrification 36 débouchant dans le deuxième espace annulaire 47. Selon ledit deuxième mode de réalisation de l'invention, le trou de lubrification 36 peut déboucher dans une portion extérieure de la partie d'entraînement excentrique 28 de l'arbre d'entraînement 18 décalée angulairement du deuxième méplat extérieur 31 par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18.
La figure 12 représente l'arbre d'entraînement 18 d'un compresseur à spirales 1 selon un troisième mode de réalisation de l'invention qui diffère du premier mode de réalisation par le fait que l'arbre d'entraînement 18 comporte un seul trou de lubrification 36 débouchant dans le deuxième espace annulaire 47. Selon ledit troisième mode de réalisation de l'invention, le trou de lubrification 36 peut déboucher dans une portion extérieure de la partie d'entraînement excentrique 28 de l'arbre d'entraînement 18 décalée angulairement du deuxième méplat extérieur 31 par rapport à l'axe de rotation A de l'arbre d'entraînement 18. Evidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs, mais au contraire, elle en englobe tous les modes de réalisation.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Compresseur à spirales (1) comportant au moins : - une unité de compression (3) configurée pour comprimer un fluide frigorigène et comportant au moins une première volute fixe (4) et un agencement de volute orbitant (7), - un arbre d'entraînement (18) configuré pour entraîner l'agencement de volute orbitant (7) selon un mouvement orbital, l'arbre d'entraînement (18) comportant au moins : - un canal de lubrification (32) configuré pour être alimenté en huile provenant d'un carter d'huile et s'étendant sur au moins une partie d'une longueur de l'arbre d'entraînement (18), et - un premier trou de lubrification (35) relié fluidiquement au canal de lubrification (32) et débouchant dans une paroi extérieure de l'arbre d'entraînement (18), - une unité d'entraînement couplée à l'arbre d'entraînement (18) et agencée pour entraîner en rotation l'arbre d'entraînement (18) autour d'un axe de rotation (A), - des premier et deuxième paliers (38, 39) décalés axialement le long de l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement (18) et configurés chacun pour coopérer avec l'arbre d'entraînement (18), dans lequel les premier et deuxième paliers (38, 39) et l'arbre d'entraînement (18) définissent au moins partiellement un premier espace annulaire (44), le premier trou de lubrification (35) débouche dans le premier espace annulaire (44), le premier palier (38) et l'arbre d'entraînement (18) définissent une première cavité d'huile (45) reliée fluidiquement au premier espace annulaire (44), et le deuxième palier (39) et l'arbre d'entraînement (18) définissent une deuxième cavité d'huile (46) reliée fluidiquement au premier espace annulaire (44).
  2. 2. Compresseur à spirales (1) selon la revendication 1, dans lequel l'arbre d'entraînement (18) comporte en outre des première et deuxième portions de surface extérieure (29a, 29b) essentiellement plates et faisant face respectivement aux premier et deuxième paliers (38, 39), la première portion de surface extérieure (29a) et le premier palier (38) définissant la première cavité d'huile (45), et la deuxième portion de surface extérieure (29b) et le deuxième palier (39) définissant la deuxième cavité d'huile (46).
  3. 3. Compresseur à spirales (1) selon la revendication 2, dans lequel l'arbre d'entraînement (18) comporte un premier méplat extérieur (29) formant les première et deuxième portions de surface extérieure (29a, 29b), le premier méplat extérieur (29) s'étendant en outre le long du premier espace annulaire (44).
  4. 4. Compresseur à spirales (1) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le premier trou de lubrification (35) est décalé angulairement d'au moins l'une des première et deuxième portions de surface extérieure (29a, 29b) par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement (18).
  5. 5. Compresseur à spirales (1) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le premier trou de lubrification (35) est essentiellement aligné avec les première et deuxième portions de surface extérieure (29a, 29b) dans une direction s'étendant parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement (18). 15
  6. 6. Compresseur à spirales (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le canal de lubrification (32) est décalé de l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement (18), le premier trou de lubrification (35) débouchant dans une première portion de paroi intérieure du canal de lubrification (32) opposée à l'axe de 20 rotation de l'arbre d'entraînement (18).
  7. 7. Compresseur à spirales (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chacun des premier et deuxième paliers (38, 39) est configuré pour coopérer en outre avec l'un(e) de la première volute fixe (4) et de l'agencement de 25 volute orbitant (7).
  8. 8. Compresseur à spirales (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'arbre d'entraînement (18) comporte en outre un canal d'évent (51) relié fluidiquement au canal de lubrification (32). 30
  9. 9. Compresseur à spirales (1) selon la revendication 8, dans lequel le canal d'évent (51) comporte une zone de restriction d'écoulement (52) configurée pour restreindre la section transversale d'écoulement du canal d'évent (51). 35
  10. 10. Compresseur à spirales (1) selon la revendication 9, dans lequel la zone de restriction d'écoulement (51) est configurée de sorte que, au niveau de la zone de 10restriction d'écoulement, une largeur de la section transversale d'écoulement du canal d'évent (51) soit inférieure à une hauteur de la section transversale d'écoulement du canal d'évent (51).
  11. 11. Compresseur à spirales (1) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le canal d'évent (51) comporte au moins une première portion d'évent (51a) s'étendant de manière essentiellement radiale par rapport à l'axe de rotation (A) de l'arbre d'entraînement (18), la zone de restriction d'écoulement (52) étant prévue sur la première portion d'évent (51a).
  12. 12. Compresseur à spirales (1) selon la revendication 11, dans lequel le canal d'évent (51) comporte une deuxième portion d'évent (51b) située en aval de la première portion d'évent (51a) et s'étendant essentiellement parallèlement à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement (18).
  13. 13. Compresseur à spirales (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, dans lequel le canal d'évent (51) débouche dans une deuxième portion de paroi intérieure du canal de lubrification (32) située à proximité de l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement (18).
  14. 14. Compresseur à spirales (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, dans lequel l'arbre d'entraînement (18) comporte en outre un élément de fermeture (53) configuré pour définir partiellement le canal d'évent (51). 25
  15. 15. Compresseur à spirales (1) selon la revendication 14 en combinaison avec la revendication 9, dans lequel l'élément de fermeture (53) comporte un élément de restriction (54) configuré pour définir partiellement la zone de restriction d'écoulement (52). 10 15 20
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