FR3047775A1 - - Google Patents

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Danfoss Commercial Compressors SA
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Abstract

Le dispositif de compression à spirales comporte un premier élément de volute (11) ayant une première plaque de base (13) et un premier enroulement en spirale (14) ; un deuxième élément de volute (12) ayant une deuxième plaque de base (15) et un deuxième enroulement en spirale (16), l'un des premier et deuxième éléments de volute (11, 12) étant configuré pour effectuer un mouvement orbital par rapport à l'autre élément des premier et deuxième éléments de volute, les premier et deuxième éléments de volute (11, 12) s'engrenant l'un avec l'autre et délimitant des chambres de compression (17) ; et un dispositif d'étanchéité (28) agencé dans une face d'extrémité (19) du premier enroulement en spirale (14) et ayant une surface d'étanchéité configurée pour coopérer avec la deuxième plaque de base (15). Le dispositif d'étanchéité (28) est configuré pour permettre un écoulement de fluide depuis une chambre de compression amont vers une chambre de compression aval à travers la surface d'étanchéité lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et le dispositif d'étanchéité (28) est configuré pour empêcher un écoulement de fluide depuis une chambre de compression aval vers une chambre de compression amont à travers la surface d'étanchéité lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.

Description

Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un dispositif de compression à spirales, et en particulier à un dispositif de compression frigorifique à spirales.
Arrière-plan de l’invention
Un compresseur à spirales peut comprendre d’une manière connue : - un dispositif de compression à spirales comportant un élément de volute fixe ayant une plaque-de base fixe et un enroulement en spirale fixe s’étendant à partir de la plaque de base fixe, et un élément de volute orbitant ayant une plaque de base orbitante et un enroulement en spirale orbitant s’étendant à partir de la plaque de base orbitante, l’élément de volute orbitant étant configuré pour effectuer un mouvement orbital par rapport à l’élément de volute fixe, les éléments de volute fixe et orbitant s’engrenant l’un avec l’autre et délimitant des chambres de compression, - un dispositif d’étanchéité agencé dans une face d’extrémité de l’enroulement en spirale fixe de l’élément de volute fixe et ayant une surface d’étanchéité coopérant de manière étanche avec la plaque de base orbitante de l’élément de volute orbitant, - un dispositif d’étanchéité agencé dans la face d’extrémité de l’enroulement en spirale orbitant de l’élément de volute orbitant et ayant une surface d’étanchéité coopérant de manière étanche avec la plaque de base fixe de l'élément de volute fixe, - un arbre d’entraînement configuré pour entraîner l’élément de volute orbitant dans un mouvement orbital, - au moins un passage de dérivation agencé pour mettre une chambre de pression intermédiaire en communication avec une chambre de pression de refoulement, et - au moins une soupape de passage de dérivation, également appelée soupape de refoulement intermédiaire, prévue sur la plaque de base fixe de l’élément‘de volute fixe et mobile entre une position de fermeture dans laquelle l’au moins une soupape de dérivation ferme l’au moins un passage de dérivation et une position d’ouverture dans laquelle l’au moins une soupape de dérivation ouvre l’au moins un passage de dérivation.
Lorsque l’au moins une soupape de dérivation est soumise, sur sa face tournée vers la plaque de base fixe de l’élément de volute fixe, à une pression inférieure à la pression régnant dans la chambre de pression de refoulement, l’au moins une soupape de dérivation est maintenue dans la position de fermeture et isole la chambre de pression intermédiaire de la chambre de pression de refoulement. Dans ce cas, le taux de compression, également appelé rapport de pression (rapport entre la pression au niveau de la sortie de refoulement du compresseur à spirales et la pression au niveau de l’entrée d’aspiration du compresseur à spirales), du compresseur à spirales est maintenu à sa valeur maximale.
Lorsque l’au moins une soupape de dérivation est soumise, sur sa face tournée vers la plaque de base fixe de l’élément de volute fixe, à une pression supérieure à la pression régnant dans la chambre de pression de refoulement, l’au moins une soupape de dérivation se déforme élastiquement vers la position d’ouverture et met la chambre de pression intermédiaire en communication avec la chambre de pression de refoulement. Par conséquent, au moins une partie du fluide frigorigène comprimé dans le dispositif de compression à spirales est refoulée vers la chambre de pression de refoulement à travers l’au moins un passage de dérivation avant que cette partie du fluide frigorigène n’atteigne un orifice de refoulement situé au niveau d’une partie centrale des éléments de volute fixe et orbitant.
Par conséquent, la présence de l’au moins un passage de dérivation et de l’au moins une soupape de dérivation permet de réduire, selon les saisons, le rapport de pression du dispositif de compression à spirales, et donc de limiter une surcompression du fluide frigorigène. Une telle limitation de la surcompression du fluide frigorigène améliore le rendement énergétique du dispositif de compression à spirales.
Cependant, la présence de l’au moins un passage de dérivation et de l’au moins une soupape de dérivation augmente de manière significative le coût global du dispositif de compression à spirales, et nécessite un ajustement de la cylindrée du dispositif de compression à spirales. En outre, l’installation de l’au moins une soupape de dérivation sur l’élément de volute fixe pourrait être difficile.
De plus, l’au moins un passage de dérivation ne peut être optimisé que pour un rapport de pression spécifique, et ne permet pas une optimisation importante du rendement du compresseur à spirales pour toutes ses conditions de fonctionnement. En outre, la section de refoulement de l’au moins un passage de dérivation est limitée et ne permet donc pas une limitation optimale de la surcompression du fluide frigorigène.
En outre, la présence de l’au moins un passage de dérivation pourrait diminuer la rigidité de l’élément de volute fixe qui comporte généralement ledit au moins un passage de dérivation, ou entraîne une augmentation de la masse de l’élément de volute fixe afin de maintenir la même rigidité. Résumé de l’invention
Un objet de la présente invention est de fournir un dispositif de compression à spirales amélioré qui peut pallier les inconvénients rencontrés dans les dispositifs de compression à spirales classiques.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un dispositif de compression à spirales qui a une fiabilité améliorée et un faible coût global en comparaison avec les dispositifs de compression à spirales classiques, et qui permet d’ajuster le taux de compression sans ajuster la cylindrée du dispositif de compression à spirales.
Selon l’invention, un tel dispositif de compression à spirales comporte au moins : - un premier élément de volute ayant une première plaque de base et un premier enroulement en spirale s’étendant à partir de la première plaque de base, - un deuxième élément de volute ayant une deuxième plaque de base et un deuxième enroulement en spirale s’étendant à partir de la deuxième plaque de base, au moins l’un des premier et deuxième éléments de volute étant configuré pour effectuer un mouvement orbital par rapport à l’autre des première et deuxième éléments de volute, les premier et deuxième éléments de volute s’engrenant l’un avec l’autre et délimitant des chambres de compression, - un dispositif d’étanchéité agencé dans une face d’extrémité, également appelée face de sommet, du premier enroulement en spirale du premier 1 élément de volute et ayant une surface d’étanchéité configurée pour coopérer avec la deuxième plaque de base du deuxième élément de volute, dans lequel le dispositif d’étanchéité est configuré pour permettre un écoulement de fluide depuis une chambre de compression amont vers une chambre de compression aval à travers la surface d’étanchéité lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et le dispositif d’étanchéité est configuré pour empêcher un écoulement de fluide depuis une chambre de compression aval vers une chambre de compression amont à travers la surface d’étanchéité lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
Une telle configuration du dispositif d’étanchéité crée une fuite du fluide frigorigène à partir d’une chambre de compression amont vers une chambre de compression aval lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et permet ainsi d’ajuster le taux de compression, c’est-à-dire le rapport de pression, du dispositif de compression à spirales et d’éviter une surcompression du fluide frigorigène.
En outre, le dispositif d’étanchéité est auto-actionné par équilibrage de pression entre les chambres de compression et l’orifice de refoulement, et donc aucun actionneur externe n’est nécessaire pour actionner le dispositif d’étanchéité. Une telle configuration du dispositif d’étanchéité permet également d’éviter l’utilisation de soupapes de refoulement intermédiaires et la fourniture de passages de dérivation sur les éléments de volute, et par conséquent diminue de manière significative le coût global du dispositif de compression à spirales.
Dans la présente spécification, les termes “amont” et “aval” sont relatifs à la direction d’écoulement du fluide frigorigène dans le dispositif de compression à spirales pendant l’opération de compression, c’est-à-dire à partir de la périphérie des premier et deuxième éléments de volute vers la partie centrale des premier et deuxième éléments de volute.
Le dispositif de compression à spirales peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier enroulement en spirale comporte une face interne tournée vers une partie centrale de la première plaque de base, et une face externe opposée à la face interne et tournée vers une périphérie externe de la première plaque de base, le dispositif d’étanchéité étant configuré pour permettre un écoulement de fluide depuis une chambre de compression amont délimitée du côté intérieur par la face externe du premier enroulement en spirale vers une chambre de compression aval délimitée du côté extérieur par la face interne du premier enroulement en spirale et à travers la surface d’étanchéité lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression javal.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le premier élément de volute est un élément de volute fixe et le deuxième élément de volute est un élément de volute orbitant.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le premier élément de volute est un élément de volute orbitant et le deuxième élément de volute est un élément de volute fixe.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, les premier et deuxième éléments de volute sont configurés pour coorbiter, c’est-à-dire pour effectuer chacun un mouvement orbital.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la surface d’étanchéité est mobile entre une position de fermeture dans laquelle la surface d’étanchéité coopère de manière étanche avec la deuxième plaque de base et une position d’ouverture dans laquelle la surface d’étanchéité est éloignée de la deuxième plaque de base, la surface d’étanchéité étant configurée pour se déplacer vers la position d’ouverture lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et pour se déplacer vers la position de fermeture lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la surface d’étanchéité est allongée et s’étend sur au moins une partie de la longueur du premier enroulement en spirale.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la surface d’étanchéité a une section transversale arrondie et convexe.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité comporte au moins un élément de renforcement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un élément de renforcement est métallique, et est par exemple réalisé en acier.
Selon un mode de réalisation de l’invention, l’au moins un élément de renforcement s’étend sur au moins une partie de la longueur du dispositif d’étanchéité.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité comporte une lèvre d’étanchéité ayant la surface d’étanchéité, la lèvre d’étanchéité étant élastiquement déformable entre une position de fermeture dans laquelle la surface d’étanchéité coopère de manière étanche avec la deuxième plaque de base et une position d’ouverture dans laquelle la lèvre d’étanchéité est éloignée de la deuxième plaque de base.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la lèvre d’étanchéité est configurée pour être élastiquement déformée vers la position d’ouverture lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et pour être élastiquement déformée vers la position de fermeture lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la face d’extrémité du premier enroulement en spirale comporte une rainure de réception s’étendant sur au moins une partie de la longueur du premier enroulement en spirale, le dispositif d’étanchéité étant agencé dans la rainure de réception.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité s’étend sensiblement sur toute la longueur de la rainure de réception.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité est monté coulissant dans la rainure de réception entre une position de fermeture dans laquelle la surface d’étanchéité coopère de manière étanche avec la deuxième plaque de base et une position d’ouverture dans laquelle la surface d’étanchéité est éloignée de la deuxième plaque de base.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité est configuré pour se déplacer vers la position d’ouverture lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et pour se déplacer vers la position de fermeture lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité est incliné par rapport à un axe orbital de l’au moins un des premier et deuxième éléments de volute.
Selon un mode de réalisation’ de l’invention, le dispositif d’étanchéité est ajusté, et avantageusement fermement ajusté, dans la rainure de réception.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité est monté de manière étanche dans la rainure de réception.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité comporte une partie de support, avantageusement une partie de support allongée, agencée dans la rainure de réception, la lèvre d’étanchéité s’étendant à partir de la partie de support et le long de celle-ci.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la lèvre d’étanchéité fait saillie de la rainure de réception d’une distance de saillie qui est avantageusement plus grande qu’un espace axial formé entre les premier et deuxième éléments de volute.
Selon un mode de réalisation de l’invention, un espace de jeu est défini par la rainure de réception et le dispositif d’étanchéité.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la rainure de réception comporte une première paroi latérale et une deuxième paroi latérale opposée à la première paroi latérale, le dispositif d’étanchéité comportant une première face latérale configurée pour coulisser sur la première paroi latérale et une deuxième face latérale opposée à la première face latérale, la deuxième face latérale et la deuxième paroi latérale définissant un espace de jeu.
Avantageusement, la deuxième face latérale du dispositif d’étanchéité est orientée vers une partie centrale des premier et deuxième éléments de volute. En d’autres termes, la première face latérale du dispositif d’étanchéité est orientée vers une chambre de compression amont et la deuxième face latérale du dispositif d’étanchéité est orientée vers une chambre de compression aval.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième face latérale comporte une surface sensiblement plate s’étendant sensiblement parallèlement à l’axe orbital de l’au moins un des premier et deuxième éléments de volute, la surface sensiblement plate étant au moins partiellement située à l’extérieur de la rainure de réception lorsque la surface d’étanchéité se trouve dans la position de fermeture.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité a une forme en spirale.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface d’étanchéité a une forme en spirale. *
Selon un mode de réalisation de l’invention, la lèvre d’étanchéité a une forme en spirale.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité a un élément d’étanchéité en forme de spirale ayant la surface d’étanchéité. L’élément d’étanchéité en forme en spirale peut comprendre la lèvre d’étanchéité.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité est en une seule pièce.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité comporte une pluralité d’éléments d’étanchéité comportant chacun une surface d’étanchéité configurée pour coopérer avec la deuxième plaque de base du deuxième élément de volute.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les éléments d’étanchéité sont agencés en aboutement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque élément d’étanchéité comporte une lèvre d’étanchéité. Par exemple, les lèvres d’étanchéité d’au moins deux éléments d’étanchéité adjacents de ladite pluralité se chevauchent.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de compression à spirales comporte en outre un orifice de refoulement formé dans une partie centrale des premier et deuxième éléments de volute, chaque chambre de compression ayant un volume de compression variable qui diminue vers l’orifice de refoulement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de compression à spirales comporte en outre un dispositif d’étanchéité agencé dans une face d’extrémité du deuxième enroulement en spirale du deuxième élément de volute et ayant une surface d’étanchéité configurée pour coopérer avec la première plaque de base du premier élément de volute, le dispositif d’étanchéité, agencé dans une face d’extrémité du deuxième enroulement en spirale, étant configuré pour permettre un écoulement de fluide depuis une chambre de compression amont vers une chambre de compression aval à travers la surface d’étanchéité respective lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et le dispositif d’étanchéité, agencé dans une face d’extrémité du deuxième enroulement en spirale, étant configuré pour empêcher un écoulement de fluide depuis une chambre de compression aval vers une chambre de cômpression amont à travers la surface d’étanchéité respective lorsque la pression régnant dans la ^chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la face d’extrémité du deuxième enroulement en spirale comporte une rainure de réception s’étendant sur au moins une partie de la longueur du deuxième enroulement en spirale, le dispositif d’étanchéité prévu sur le deuxième enroulement en spirale étant agencé dans la rainure de réception respective.
La présente invention se rapporte également à un compresseur à spirales comportant un dispositif de compression à spirales selon l’invention, et un arbre d’entraînement relié à l’au moins un des premier et deuxième éléments de volute et configuré pour entraîner l’au moins un des premier et deuxième éléments de volute dans un mouvement orbital.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface d’étanchéité s’étend à partir d’un point externe adjacent à une partie d’extrémité externe du premier enroulement en spirale jusqu’à un point interne adjacent à une partie d’extrémité interne du premier enroulement en spirale.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface d’étanchéité s’étend sur au moins 30% de la longueur du premier enroulement en spirale, et par exemple sur au moins 60% de la longueur du premier enroulement en spirale.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la surface d’étanchéité s’étend à partir de la chambre de compression la plus externe jusqu’à la chambre de compression la plus interne, c’est-à-dire une chambre de compression centrale.
Ces avantages, ainsi que d’autres, apparaîtront à la lecture de la description qui suit compte tenu du dessin ci-joint qui représente, à titre d’exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation d’un dispositif de compression à spirales selon l’invention.
Brève description des dessins
La description détaillée suivante de plusieurs modes de réalisation de l’invention sera mieux comprise lorsqu’elle est lue conjointement avec les dessins annexés, étant, toutefois, entendu que l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation spécifique divulgué.
La figure 1 est une vue en coupe partielle et longitudinal d’un compresseur à spirales comportant un dispositif de compression à spirales selon un premier mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 est une vue agrandie du détail A de la figure 1.
La figure 3 est une vue en perspective éclatée du dispositif de compression à spirales de la figure 1.
La figure 4 est une vue de dessous d’un élément de volute fixe du dispositif de compression à spirales de la figure 1.
La figure 5 est une vue agrandie d’un détail de la figure 4.
La figure 6 est une vue de dessus d’un élément de volute orbitant du dispositif de compression à spirales de la figure 1.
La figure 7 est une vue agrandie d’un détail de la figure 6.
Les figures 8 et 9 sont des vues agrandies de dispositifs d’étanchéité du dispositif de compression à spirales de la figure 1, montrant les dispositifs d’étanchéité dans des positions d’ouverture.
La figure 10 est une vue en coupe transversale du dispositif de compression à spirales de la figure 1.
La figure 11 est une vue en coupe transversale d’un dispositif d’étanchéité d’un dispositif de compression à spirales selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
La figure 12 est une vue en perspective d’un dispositif d’étanchéité d’un dispositif de compression à spirales selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
Les figures 13 et 14 sont des vues en coupe transversale d’un dispositif d’étanchéité d’un dispositif de compression à spirales selon un quatrième mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée de l’invention
La figure 1 montre un compresseur à spirales 1 comportant un carter hermétique 2 ayant une enveloppe globalement cylindrique 3, un couvercle 4 fixé au niveau d’une extrémité supérieure de l’enveloppe globalement cylindrique 3 et une base 5 fixée au niveau d’une extrémité inférieure de l’enveloppe globalement cylindrique 3. L’enveloppe globalement cylindrique 3 est pourvue d’une entrée d’aspiration 6 configurée pour alimenter le compresseur à’spirales 1 d’un fluide frigorigène à comprimer et le couvercle 4 est pourvu d’une sortie de refoulement 7 configurée pour refouler le fluide frigorigène comprimé.
Le compresseur à spirales 1 comporte en outre un élément de support 8, également appelé crankcase, fixé au carter hermétique 2 et un dispositif de compression à spirales 9 disposé à l’intérieur du carter hermétique 2 et supporté par l’élément de support 8. Le dispositif de compression à spirales 9 est configuré pour comprimer le fluide frigorigène alimenté à travers l’entrée d’aspiration 6. Le dispositif de compression à spirales 9 comporte un élément de volute fixe 11 et un élément de volute orbitant 12. L’élément de volute fixe 11 comporte une plaque de base 13 et un enroulement en spirale 14 faisant saillie à partir de la plaque de base 13 vers l’élément de volute orbitant 12. L’enroulement en spirale 14 comporte une face interne 14.1 tournée vers une partie centrale de la plaque de base 13, et une face externe 14.2 opposée à la face interne 14.1 et tournée vers la périphérie externe de la plaque de base 13. L’élément de volute orbitant 12 comporte une plaque de base 15 montée coulissante sur l’élément de support 8, et un enroulement en spirale 16 faisant saillie à partir de la plaque de base 15 vers l’élément de volute fixe 11. L’enroulement en spirale 16 comporte une face interne 16.1 tournée vers une partie centrale de la plaque de base 15, et une face externe 16.2 opposée à la face interne 16.1 et tournée vers la périphérie externe de la plaque de base 15. L’enroulement en spirale 16 de l’élément de volute orbitant 12 s’engrène avec l’enroulement en spirale 14 de l’élément de volute fixe 11 pour former une pluralité de chambres de compression 17 (voir aussi les références numériques 17.1 à 17.4 sur la figure 2) entre eux. Chacune des chambres de compression 17 a un volume de compression variable qui diminue de l’extérieur vers l’intérieur, c’est-à-dire vers l’intérieur en direction d’une partie centrale des éléments de volute fixe et orbitant 11, 12, lorsque l’élément de volute orbitant 12 est entraîné en orbite par rapport à l’élément de volute fixe 11. Chacune des chambres de compression 17 est délimitée du côté intérieur par la face externe de l’enroulement en spirale 14 ou de l’enroulement en spirale 16, et est délimitée du côté extérieur par la face interne de l’enroulement en spirale 14 ou de l’enroulement en spirale 16. L’élément de volute fixe 11 comporte une rainure de réception 18 prévue sur la face d’extrémité 19, également appelée face de sommet, de l’enroulement en spirale 14 et s’étendant sur une partie de la longueur de l’enroulement en spirale 14. Selon le mode de réalisation montré sur les figures 1 à 10, la rainure de réception 18 s’étend à partir d’un point externe adjacent à une partie d’extrémité externe de l’enroulement en spirale 14 jusqu’à un point interne situé à proximité d’une partie d’extrémité interne de l’enroulement en spirale 14. La rainure de réception 18 peut s’étendre sur au moins 30%, et par exemple au moins 60% ou au moins 70%, de la longueur de l’enroulement en spirale 14. L’élément de volute orbitant 12 comporte également une rainure de réception 21 prévue sur la face d’extrémité 22 de l’enroulement en spirale 16 et s’étendant sur une partie de la longueur de l’enroulement en spirale 16. Selon le mode de réalisation montré sur les figures 1 à 10, la rainure de réception 21 s’étend à partir d’un point externe adjacent à une partie d’extrémité externe de l’enroulement en spirale 16 jusqu’à un point interne situé à proximité d’une partie d’extrémité interne de l’enroulement en spirale 16. La rainure de réception 21 peut s’étendre sur au moins 70%, et par exemple au moins 80%, de la longueur de l’enroulement en spirale 16.
Le dispositif de compression à spirales 9 comporte en outre un orifice de refoulement 23 prévu au niveau d’une partie centrale de la plaque de base 13 de l’élément de volute fixe 11, et configuré pour refouler le fluide frigorigène comprimé à partir des chambres de compression 17 dans un volume à haute pression 24 défini par le couvercle 4. En particulier, le volume de compression de chaque chambre de compression 17 diminue vers l’orifice de refoulement 23.
De plus, le compresseur à spirales 1 comporte un arbre d’entraînement 25 adapté pour entraîner l’élément de volute orbitant 12 dans un mouvement orbital par rapport à l’élément de volute fixe 11. En particulier, l’arbre d’entraînement 25 a, au niveau de son extrémité supérieure, une partie d’entraînement excentrique 26 reçue dans un moyeu cylindrique 27 faisant saillie à partir de la face inférieure de l’élément de volute orbitant 12.
Le compresseur à spirales 1 comporte également deux dispositifs d’étanchéité 28, 29 agencés respectivement dans les rainures de réception 18, 21, et s’étendant respectivement sensiblement sur toute la longueur de la rainure de réception respective 18, 21. Comme cela est mieux montré sur la figure 3, chaque dispositif d’étanchéité 28, 29 est réalisé en une seule pièce et a une forme en spirale. Chaque dispositif d’étanchéité 28, 29 pourrait être réalisé par exemple en caoutchouc ou en matériau élastomère. Les dispositifs d’étanchéité 28, 29 sont particulièrement configurés pour rendre étanche axialement les chambres de compression 17 respectivement entre la face de sommet de l’enroulement en spirale de l’élément de volute respectif et la plaque de base de l’autre élément de volute.
Comme cela est mieux montré sur les figures 2, 5 et 7, chacun des dispositifs d’étanchéité 28, 29 comporte une partie de support 31,32 ayant une forme en spirale et étant montée fermement et de manière étanche dans la rainure de réception respective 18, 21. Chaque dispositif d’étanchéité 28, 29 comporte en outre une lèvre d’étanchéité 33, 34 ayant une forme en spirale et s’étendant à partir de et sur tou'fê la longueur de la partie de support respective 31, 32. Chaque lèvre d’étanchéité 33, 34 a une surface d’étanchéité allongée 35, 36. Selon le mode de réalisation montré sur les figures 1 à 10, chaque surface d’étanchéité 35, 36 a une section transversale arrondie et convexe. Cependant, chaque surface d’étanchéité 35, 36 peut avoir une autre forme, et peut par exemple avoir un bord pointu.
La lèvre d’étanchéité 33 du dispositif d’étanchéité 28 est élastiquement déformable entre une position de fermeture (voir figure 2) dans laquelle la surface d’étanchéité 35 coopère de manière étanche avec la plaque de base 15 de l’élément de volute orbitant 12 (c’est-à-dire fournit une pression d’étanchéité élastique contre la plaque de base 15 de l’élément de volute orbitant 12), et une position d’ouverture (voir figure 9) dans laquelle la lèvre d’étanchéité 33 est éloignée de la plaque de base 15. De même, la lèvre d’étanchéité 34 du dispositif d’étanchéité 29 est élastiquement déformable entre une position de fermeture (voir figure 2) dans laquelle la surface d’étanchéité 36 coopère de manière étanche avec la plaque de base 13 de l’élément de volute fixe 11 (c’est-à-dire fournit une pression d’étanchéité élastique contre la plaque de base 13 de l’élément de volute fixe 11), et une position d’ouverture (voir figure 8) dans laquelle la lèvre d’étanchéité 34 est éloignée de la plaque de base 13.
La lèvre d’étanchéité 33 est configurée pour être élastiquement déformée vers sa position d’ouverture lorsque la pression régnant dans une chambre de compression (par exemple la chambre de compression 17.1 sur la figure 2) située en amont de la lèvre d’étanchéité 33 et de manière adjacente à la lèvre d’étanchéité 33 (c’est-à-dire dans une chambre de compression 17 définie du côté intérieur par la face externe 14.2 de l’enroulement en spirale 14) dépasse la pression régnant dans une chambre de compression (par exemple la chambre de compression 17.2 sur la figure 2) Située en aval de la lèvre d’étanchéité 33 et de manière adjacente à la lèvre d’étanchéité 33 (c’est-à-dire dans une chambre de compression 17 définie du côté extérieur par la face interne 14.1 de l’enroulement en spirale 14), et pour être élastiquement déformée vers la position de fermeture lorsque la pression régnant dans une chambre de compression (par exemple la chambre de compression 17.4 sur la figure 2) située en aval de la lèvre d’étanchéité 33 et de manière adjacente à la lèvre d’étanchéité 33 dépasse la pression régnant dans une chambre de compression (par exemple la chambre de compression 17.3 sur la figure 2). située en amont de la lèvre d’étanchéité 33 et de manière adjacente à la lèvre d’étanchéité 33.
Toutefois, puisque selon le mode de réalisation montré sur les figures 1 à 10, la lèvre d’étanchéité 33 s’étend sensiblement sur toute la longueur de l’enroulement en spirale 14, la lèvre d’étanchéité 33 délimite simultanément en partie plusieurs chambres de compression 17. Par conséquent, par exemple, une première partie de la lèvre d’étanchéité 33 pourrait être élastiquement déformée vers la position d’ouverture tandis qu’une deuxième partie de la lèvre d’étanchéité 33 pourrait être élastiquement déformée vers la position de fermeture.
De même, la lèvre d’étanchéité 34 est configurée pour être élastiquement déformée vers sa position d’ouverture lorsque la pression régnant dans une chambre de compression (par exemple la chambre de compression 17.2 sur la figure 2) située en amont de la lèvre d’étanchéité 34 et de manière adjacente à la lèvre d’étanchéité 34 (c’est-à-dire dans une chambre de compression 17 définie du côté intérieur par la face externe 16.2 de l’enroulement en spirale 16) dépasse la pression régnant dans une chambre de compression (par exemple la chambre de compression 17.3 sur la figure 2) située en aval de la lèvre d’étanchéité 34 et de manière adjacente à la lèvre d’étanchéité 34 (c’est-à-dire dans une chambre de compression 17 définie du côté extérieur par la face interne 16.1 de l’enroulement en spirale 16), et pour être élastiquement déformée vers la position de fermeture lorsque la pression régnant dans une chambre de compression (par exemple la chambre de compression 17.3 sur la figure 2) située en aval de la lèvre d’étanchéité 34 et de manière adjacente à la lèvre d’étanchéité 34 dépasse la pression régnant dans une chambre de compression (par exemple la chambre de compression 17.2 sur la figure 2) située en amont de la lèvre d’étanchéité 34 et de manière adjacente à la lèvre d’étanchéité 34.
Puisque selon le mode de réalisation montré sur les figures 1 à 10, la lèvre d’étanchéité 34 s’étend sensiblement sur toute la longueur de l’enroulement en spirale 16, la lèvre d’étanchéité 34 délimite simultanément en partie plusieurs chambres de compression 17. Par conséquent, par exemple, une première partie de la lèvre d’étanchéité 34 pourrait être élastiquement déformée vers la position d’ouverture tandis qu’une deuxième partie de la lèvre d’étanchéité 34 pourrait être élastiquement déformée vers la position de fermeture.
Par conséquent, le dispositif d’étanchéité 28 est configuré pour permettre un écoulement de fluide depuis une chambre de compression amont vers une chambre de compression aval à travers la surface d’étanchéité 35 (et donc le long d’une direction d’écoulement s’étendant vers l’intérieur, c’est-à-dire vers la partie centrale des éléments de volute fixe et orbitant 11, 12) lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et pour empêcher un écoulement de fluide depuis une chambre de compression aval vers une chambre de compression amont à travers la surface d’étanchéité 35 lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
De même, le dispositif d’étanchéité 29 est configuré pour permettre un écoulement de fluide depuis une chambre de compression amont vers une chambre de compression aval à travers la surface d’étanchéité 36 (et donc le long d’une direction d’écoulement s’étendant vers l’intérieur, c’est-à-dire vers la partie centrale des éléments de volute fixe et orbitant 11, 12) lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et pour empêcher un écoulement de fluide depuis une chambre de compression aval vers une chambre de compression amont à travers la surface d’étanchéité 36 lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
Une telle configuration des dispositifs d’étanchéité 28, 29 crée une fuite du fluide frigorigène à partir d’une chambre de compression amont vers une chambre de compression aval lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et permet ainsi, d’une part, d’ajuster le taux de compression, c’est-à-dire le rapport de pression, du dispositif de compression à spirales et, d’autre part, d’éviter une surcompression du fluide frigorigène, sans ajuster la cylindrée du dispositif de compression à spirales.
La figure 11 représente un dispositif d’étanchéité 41 d’un dispositif de compression à spirales selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Comme les dispositifs d’étanchéité 28, 29, le dispositif d’étanchéité 41 comporte une partie de support 42 et une lèvre d’étanchéité 43 ayant une surface d’étanchéité 44. Cependant, le dispositif d’étanchéité 41 diffère des dispositifs d’étanchéité 28, 29 en ce qu’il comporte un élément de renforcement 45 qui peut s’étendre sur une partie de la longueur ou sur toute la longueur de la lèvre d’étanchéité 43. L’élément de renforcement 45 est avantageusement métallique et pourrait être réalisé par exemple en acier.
La figure 12 représente un dispositif d’étanchéité 51 d’un dispositif de compression à spirales selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Le dispositif d’étanchéité 51 diffère des dispositifs d’étanchéité 28, 29 essentiellement en ce qu’il comporte une pluralité d’éléments d’étanchéité 52, chaque élément d’étanchéité 52 comportant une partie de support 53 et une lèvre d’étanchéité 54 ayant une surface d’étanchéité 55. Avantageusement, les éléments d’étanchéité 52 sont agencés en aboutement dans la rainure de réception respective. Par exemple, les lèvres d’étanchéité 54 de chaque paire d’éléments d’étanchéité 52 adjacents peuvent se chevaucher.
Les figures 13 et 14 représentent un dispositif d’étanchéité 61 d’un dispositif de compression à spirales selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. Comme les dispositifs d’étanchéité 28, 29, le dispositif d’étanchéité 61 comporte une surface d’étanchéité 62. Cependant, le dispositif d’étanchéité 61 diffère des dispositifs d’étanchéité 28, 29 essentiellement en ce qu’il est monté coulissant dans la rainure de réception respective 63 entre une position de fermeture (voir figure 13) dans laquelle la surface d’étanchéité 62 coopère de manière étanche avec la plaque de base respective et une position d’ouverture (voir figure 14) dans laquelle la surface d’étanchéité 62 est éloignée de la plaque de base respective.
Selon ledit quatrième mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité 61 est incliné par rapport à l’axe orbital de l’élément de volute orbitant 12, et comporte une face externe 64 configurée pour coulisser sur une première paroi latérale 65 de la rainure de réception respective 63, et une face interne 66 opposée à la face externe 64 et faisant face à une deuxième paroi latérale 67 de la rainure de réception 63. La face externe 64 du dispositif 1 d’étanchéité 61 est tournée vers une chambre de compression amont 17, tandis que la face latérale interne 66 du dispositif d’étanchéité 61 est tournée vers une chambre de compression aval 17. Comme cela est mieux montré sur la figure 14, le dispositif d’étanchéité 61 et la rainure de réception 63 définissent un espace de jeu 69.
Avantageusement, la face externe 66 du dispositif d’étanchéité 61 comporte une surface sensiblement plate 68 s’étendant parallèlement à l’axe orbital de l’élément de volute orbitant 12, et configurée pour être située à l’extérieur de la rainure de réception respective 63 lorsque la surface d’étanchéité respective 62 se trouve dans la position de fermeture.
Selon ledit quatrième mode de réalisation de l’invention, le dispositif d’étanchéité 61 est configuré pour se déplacer vers la position d’ouverture lorsque la pression régnant dans une chambre de compression située en amont du dispositif d’étanchéité 61 et de manière adjacente au dispositif d’étanchéité 61 (c’est-à-dire dans une chambre de compression 17 définie du côté intérieur par la face externe de l’enroulement en spirale 14 ou de l’enroulement en spirale 16) dépasse la pression régnant dans une chambre de compression située en aval du dispositif d’étanchéité 61 et de manière adjacente au dispositif d’étanchéité 61 (c’est-à-dire dans une chambre de compression 17 définie du côté extérieur par la face interne de l’enroulement en spirale 14 ou de l’enroulement en spirale 16), et pour se déplacer vers la position de fermeture lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d’exemples non limitatifs, mais au contraire elle englobe tous ses modes de réalisation. *

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de compression à spirales (9) comportant au moins : - un premier élément de volute (11) ayant une première plaque de base (13) et un premier enroulement en spirale (14) s’étendant à partir de la première plaque de base (13), - un deuxième élément de volute (12) ayant une deuxième plaque de base (15) et un deuxième enroulement en spirale (16) s’étendant à partir de la deuxième plaque de base (15), au moins l’un des premier et deuxième éléments de volute (11, 12) étant configuré pour effectuer un mouvement orbital par rapport à l’autre des premier et deuxième éléments de volute, les premier et deuxième éléments de volute (11, 12) s’engrenant l’un avec l’autre et délimitant des chambres de compression (17), - un dispositif d’étanchéité (28) agencé dans une face d’extrémité (19) du premier enroulement en spirale (14) du premier élément de volute (11) et ayant une surface d’étanchéité (35) configurée pour coopérer avec la deuxième plaque de base (15) du deuxième élément de volute (12), dans lequel le dispositif d’étanchéité (28) est configuré pour permettre un écoulement de fluide depuis une chambre de compression amont vers une chambre de compression aval à travers la surface d’étanchéité (35) lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et le dispositif d’étanchéité (28) est configuré pour empêcher un écoulement de fluide depuis une chambre de compression aval vers une chambre de compression amont à travers la surface d’étanchéité (35) lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
  2. 2. Dispositif de compression à spirales (9) selon la revendication 1, dans lequel la surface d’étanchéité (35) est mobile entre une position de fermeture dans laquelle la surface d’étanchéité (35) coopère de manière étanche avec la deuxième plaque de base (15) et une position d’ouverture dans laquelle la surface d’étanchéité (35) est éloignée de la deuxième plaque de base (15), là surface d’étanchéité (35) étant configurée pour se déplacer vers la position d’ouverture lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et pour se déplacer vers la position de fermeture lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
  3. 3. Dispositif de compression à spirales (9) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la surface d’étanchéité (35) est allongée et s’étend sur au moins une partie de la longueur du premier enroulement en spirale (14).
  4. 4. Dispositif de compression à spirales (9) selon la revendication 3, dans lequel la surface d’étanchéité s’étend sur au moins 30% de la longueur du premier enroulement en spirale.
  5. 5. Dispositif de compression à spirales (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la surface d’étanchéité (35) a une section transversale arrondie et convexe.
  6. 6. Dispositif de compression à spirales (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif d’étanchéité comporte au moins un élément de renforcement (45).
  7. 7. Dispositif de compression à spirales (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la face d’extrémité (19) du premier enroulement en spirale (14) comporte une rainure de réception (18) s’étendant sur au moins une partie de la longueur du premier enroulement en spirale (14), le dispositif d’étanchéité (28) étant agencé dans la rainure de réception (18).
  8. 8. Dispositif de compression à spirales (9) selon la revendication 7, dans lequel le dispositif d’étanchéité est monté coulissant dans la rainure de réception entre une position de fermeture dans laquelle la surface d’étanchéité coopère de manière étanche avec la deuxième plaque de base (15) et une position d’ouverture dans laquelle la surface d’étanchéité est éloignée de la deuxième plaque dé base (15). »
  9. 9. Dispositif de compression à spirales (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif d’étanchéité (28) comporte une lèvre d’étanchéité (34) ayant la surface d’étanchéité (35), la lèvre d’étanchéité (34) étant élastiquement déformable entre une position de fermeture dans laquelle la surface d’étanchéité (35) coopère de manière étanche avec la deuxième plaque de base (15) et une position d’ouverture dans laquelle la lèvre d’étanchéité (34) est éloignée de la deuxième plaque de base (15).
  10. 10. Dispositif de compression à spirales (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le dispositif d’étanchéité (28) a une forme en spirale.
  11. 11. Dispositif de compression à spirales (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le dispositif d’étanchéité (28) est en Ajne seule pièce.
  12. 12. Dispositif de compression à spirales (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le dispositif d’étanchéité comporte une pluralité d’éléments d’étanchéité (52) comportant chacun une surface d’étanchéité configurée pour coopérer avec la deuxième plaque de base (15) du deuxième élément de volute (12).
  13. 13. Dispositif de compression à spirales (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, comportant en outre un dispositif d’étanchéité (29) agencé dans une face d’extrémité (22) du deuxième enroulement en spirale (16) du deuxième élément de volute (12) et ayant une surface d’étanchéité (36) configurée pour coopérer avec la première plaque de base (13) du premier élément de volute (11), le dispositif d’étanchéité (29), agencé dans une face d’extrémité (22) du deuxième enroulement en spirale (16), est configuré pour permettre un écoulement de fluide depuis une chambre de compression amont vers une chambre de compression aval à travers la surface d’étanchéité respective (36) lorsque la pression régnant dans la chambre de compression amont dépasse la pression régnant dans la chambre de compression aval, et le dispositif d’étanchéité (29), agencé dans une face d’extrémité (22) du deuxième enroulement en spirale (16), est configuré pour empêcher un écoulement de fluide depuis une chambre de compression aval vers une chambre de compression amont à travers la surface d’étanchéité respective (36) lorsque la pression régnant dans la chambre de compression aval dépasse la pression régnant dans la chambre de compression amont.
  14. 14. Compresseur à spirales (1) comportant un dispositif de compression à spirales (9) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, et un arbre d’entraînement (25) relié à l’au moins un des premier et deuxième éléments de volute et configuré pour entraîner l’au moins un des premier et deuxième éléments de volute dans un mouvement orbital.
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