WO2010097537A1 - Dispositif de séparation de lubrifiant d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène refoulé à partir d'au moins un compresseur frigorifique - Google Patents

Dispositif de séparation de lubrifiant d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène refoulé à partir d'au moins un compresseur frigorifique Download PDF

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temperature
compressor
separation
separation chamber
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Philippe Dugast
Patrice Bonnefoi
Jean De Bernardi
Philippe Dewitte
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Danfoss Commercial Compressors
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    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F25B31/004—Lubrication oil recirculating arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a lubricant separation device of a lubricant-refrigerant gas mixture discharged from at least one refrigeration compressor, and a refrigeration system comprising such a device.
  • the document FR 2 885 966 describes a scroll compressor, also known by the term Scroll compressor, comprising a sealed enclosure delimited by a ferrule, delimiting a suction volume and a compression volume respectively disposed on both sides of the wall. 'a body contained in the enclosure.
  • the shell defining the sealed enclosure comprises a refrigerant gas inlet.
  • An electric motor is arranged in the sealed enclosure, with a stator located on the outer side, mounted fixed relative to the ferrule, and a rotor disposed in central position, integral with a drive shaft, crankshaft-shaped, of which a first end drives an oil pump supplying, from oil contained in a housing located in the lower part of the enclosure, a lubrication duct formed in the central part of the shaft.
  • the lubrication duct has lubrication holes at the bottom of the drive shaft.
  • the compression volume contains a compression stage comprising a fixed volute equipped with a spiral engaged in a spiral of a moving volute, the two spirals delimiting at least one compression chamber of variable volume.
  • the second end of the drive shaft is equipped with an eccentric driving the moving volute in an orbital motion, to achieve the compression of the refrigerant gas sucked.
  • refrigerant gas arrives from outside and enters the sealed enclosure. Part of the gas is sucked directly towards the compression volume, while the other part of the gas passes through the engine before flowing towards the compression stage. All the incoming gas is directly to the compression stage, or after passing through the engine, is sucked by the compression stage, penetrating into at least one compression chamber defined by the two spirals, the inlet is the periphery of the compression stage, and the gas being conveyed towards the center of the spirals as the compression by reducing the volume of the compression chambers, resulting from the movement of the mobile scroll relative to the fixed scroll.
  • the compressed gas exits centrally in the direction of the compressed gas recovery chamber.
  • the refrigerant gas entering the compressor can be charged with oil, this oil can come for example leaks bearings, licking the surface of the oil sump by gas .
  • oil content in the refrigerant gas changes as a function of the rotational speed of the rotor of the electric motor and the operating conditions of the compressor (suction pressure and temperature, discharge pressure).
  • the separation device described in document US Pat. No. 6,871,511 comprises in particular a body delimiting an oil separation chamber of a refrigerant oil-gas mixture discharged from the refrigerating compressor, an inlet orifice of a lubricant-lubricant mixture. refrigerant gas opening into the separation chamber and intended to be connected to the discharge port of the refrigeration compressor, and an oil outlet opening into the separation chamber and intended to be connected to an oil sump formed in the refrigerating compressor.
  • a separation device makes it possible to return the oil discharged with the refrigerant gas to the compressor's oil sump to the compressor's oil sump, and thus to avoid emptying the sump. oil and excessive oil deposits on the exchangers.
  • US 6,871,511 describes the use of carbon dioxide as a refrigerant gas.
  • carbon dioxide is very soluble in oil when it has a temperature close to the saturation temperature of carbon dioxide. As a result, if the oil temperature is close to the saturation temperature of the carbon dioxide, the carbon dioxide dissolves in the oil and the viscosity of the mixture drops.
  • the present invention aims to remedy these disadvantages.
  • the technical problem underlying the invention therefore consists in providing a lubricant separation device which is of simple and economical structure, while ensuring satisfactory lubrication of the guide bearings of the drive shaft.
  • the invention relates to a device for separating lubricant from a lubricant-refrigerant gas mixture discharged from at least one refrigeration compressor, the separation device comprising a body delimiting a separation chamber, at least one orifice entrance opening in the separating chamber and intended to be connected to a discharge orifice of the refrigerating compressor so as to allow the introduction of a lubricant-gas refrigerant mixture into the separation chamber, at least one lubricant outlet opening opening into the separating chamber and intended to be connected to a lubricant housing formed in the refrigerating compressor, characterized in that the separating device comprises first measuring means arranged to measure the temperature of the lubricant contained in the lubricant housing formed in the compressor refrigerant, and regulating means arranged to regulate the temperature of the separated lubricant in the separation chamber as a function of the lubricant temperature measured by said first measuring means.
  • the separation device makes it possible to regulate the temperature of the lubricant separated from the lubricant / refrigerant gas mixture and intended to be returned to the compressor at a predetermined value.
  • These arrangements make it possible to control the temperature of the lubricant contained in the lubricant housing of the compressor, and thus to maintain the viscosity of the lubricant at a value ensuring satisfactory lubrication of the guide bearings of the drive shaft, even when the refrigerant gas is carbon dioxide.
  • the separation device comprises second measuring means arranged to measure the temperature of the separated lubricant in the separation chamber, and the regulating means are arranged to regulate the temperature of the separated lubricant to at least a predetermined value or in a predetermined range of values as a function of the temperatures measured by said first and second measuring means.
  • the predetermined value at which the regulating means regulates the temperature of the separated lubricant is not a fixed value, but is a variable value as a function of the suction pressure and / or discharge of the compressor to which the separation device is connected.
  • the separation device comprises a refrigerant gas discharge opening opening into the separation chamber, and a non-return device movable between a closed position of the discharge orifice and a release position of the orifice of discharge.
  • the separation device comprises a safety valve, mounted on the body, movable between an open position in which the separation chamber is placed in communication with the atmosphere and a closed position, the safety valve being moved to its open position when the pressure in the separation chamber exceeds a predetermined value.
  • a safety valve mounted on the body, movable between an open position in which the separation chamber is placed in communication with the atmosphere and a closed position, the safety valve being moved to its open position when the pressure in the separation chamber exceeds a predetermined value.
  • the safety valve is more particularly used when the refrigerant gas is carbon dioxide.
  • the separation chamber when the safety valve is in its open position, the separation chamber is put in communication with the low pressure part of the compressor.
  • the refrigerant gas is for example a hydrofluorocarbon or a hydrochlorofluorocarbon.
  • the separation device comprises a plurality of inlet ports opening into the separation chamber, the inlet orifices being each intended to be connected to the discharge orifice of a different refrigeration compressor. or a different compression unit of the same compressor.
  • the separation device forms a discharge manifold connected to the various compressors of the installation or different compression units of the same compressor.
  • the regulation means are arranged to regulate the temperature of the separated lubricant at a first predetermined value and at a second predetermined value, the first predetermined value being greater than the second value.
  • the regulating means comprise selection means arranged to select, from among the first and second predetermined values, the value at which the temperature of the separated lubricant is to be regulated.
  • the selection means are actuated in order to select the first predetermined value, and when the separation device is mounted on a refrigeration installation, the selection means are actuated so as to to select the second predetermined value. This results in the possibility of optimizing the performance of the installation on which the separation device is mounted.
  • the regulating means comprise at least one cooling device arranged to cool the separated lubricant and / or at least one heating device arranged to heat the separated lubricant.
  • the cooling device is a heat exchanger traversed by the water of a domestic hot water circuit.
  • the cooling device comprises a ventilator and / or a radiator with fins as cooling devices.
  • the regulation means comprise control means arranged to control the operation of the cooling device and / or the heating device as a function of the lubricant temperature measured by the first and / or second measuring means.
  • the regulation means comprise a fan, and the control means are arranged to control the operation of the fan as a function of the lubricant temperature measured by the first and / or second measuring means.
  • the control means are preferably arranged to control the supply and the shutdown of the fan as a function of the lubricant temperature measured by the first and / or second measuring means.
  • the control means are furthermore arranged to control the speed of rotation of the fan according to the lubricant temperature measured by the first and / or second measuring means.
  • the first and / or second measurement means comprise a temperature sensor.
  • the separation device is a cyclone separation device.
  • the present invention also relates to a heating and / or refrigeration system comprising at least one refrigeration compressor comprising a delivery port of a lubricant-gas refrigerant mixture, characterized in that it comprises a separation device according to the invention, inlet port of the separating device being connected to the discharge port of the refrigerating compressor.
  • the refrigerating compressor is a piston or scroll refrigeration compressor.
  • the lubricant is substantially at the suction pressure or at a higher pressure.
  • the heating and / or refrigeration system comprises a plurality of refrigerating compressors, and the discharge orifice of each refrigerating compressor is connected to an inlet orifice of the separation device.
  • Figure 1 is a perspective view of a separation device according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view of the separation device of Figure 1.
  • Figure 3 is a sectional view along the line M-II of Figure 2.
  • FIG. 4 is a schematic view of a heating and / or refrigeration system comprising the separation device of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a perspective view of a separation device according to a second embodiment of the invention .
  • Figure 6 is a bottom perspective view of the separation device of Figure 5.
  • Figure 7 is a longitudinal sectional view of the separation device of Figure 5.
  • Figures 1 to 3 show a device 2 for separating oil from a refrigerated oil-gas mixture discharged from a refrigerating compressor.
  • the separation device 2 comprises a body 3 delimiting a separation chamber 4.
  • the separation chamber 4 comprises a cylindrical upper portion 5 extended by a frustoconical lower portion 6 converging opposite the upper portion 5.
  • the separation device 2 thus constitutes a cyclone separation device.
  • the separation device 2 also comprises an inlet opening 7 opening tangentially into the separation chamber 4.
  • the inlet port 7 is intended to be connected to a delivery port of the refrigerating compressor so as to allow the introduction of a lubricant-refrigerant gas mixture into the separation chamber.
  • the separating device 2 comprises a lower oil outlet opening 8 opening into the lower end of the separation chamber 4.
  • the separating device 2 comprises an upper orifice 9 for discharging refrigerant gas opening axially into the separation chamber 4.
  • the upper orifice 9 for the discharge of refrigerant gas is intended to be connected to a condenser (or gas cooler).
  • the separation device 2 further comprises a temperature sensor 11 arranged to measure the temperature of the separated oil in the separation chamber 4.
  • the temperature sensor 11 is disposed in the lower part of the body 3.
  • the separation device 2 also includes a temperature sensor 10 arranged to measure the temperature of the lubricant contained in the lubricant housing in the refrigerant compressor.
  • the separation device 2 further comprises regulating means 12 arranged to regulate the temperature of the separated oil in the separation chamber 4 at a first predetermined value as a function of the temperatures measured by the temperature sensors 10, 11.
  • the value predetermined is preferably between 25 and 60 0 C.
  • the regulating means comprise on the one hand a fan 13 mounted on the lower part of the body 3 of the separating device 2, and on the other hand control means 14 arranged to control the operation of the fan 13, that is to say say the feeding and stopping of the fan and the rotational speed of the latter, as a function of the oil temperatures measured by the temperature sensors 10, 11.
  • the separation device 2 advantageously comprises a non-return device 15, mounted on the body 3, movable between a closed position of the discharge orifice 9 and a release position of the discharge orifice 9.
  • the regulating means 12 further comprise a heat exchanger 16 to be traversed by the separated oil in the separation chamber 4, the heat exchanger 16 comprising a first end 17 connected to the lubricant outlet port 8 and a second end 18 for connection to the lubricant housing in the refrigerant compressor.
  • the separation device further comprises a safety valve 19 mounted on the body 3 and comprising a non-return valve 20 movable between an open position in which the separation chamber 4 is placed in communication with the atmosphere and a position closing
  • the non-return valve is constituted by a ball held in abutment by the action of a spring 21 against an orifice formed in the body 3.
  • FIG. 4 represents a heating and / or refrigeration installation 22 comprising the separating device 2, and a refrigerating compressor 23 comprising on the one hand a discharge orifice 24 of a lubricant-refrigerant gas mixture connected to the orifice of FIG. inlet 7 of the separating device, and secondly a lubricant housing 25 connected to the lubricant outlet 8.
  • the heating and / or refrigeration installation 22 further comprises a condenser 26 connected to the upper refrigerant gas discharge opening 9, an expander 27 and an evaporator 28.
  • the refrigerating compressor 23 of this installation compresses an oil-gas refrigerant mixture and delivers this mixture to its discharge orifice 24. This oil-gas mixture refrigerant then enters the separation chamber 4 of the separation device 2 via the inlet port 7.
  • the oil-gas refrigerant mixture rotates along the inner wall of the separation chamber 4, which causes centrifugation of the oil-gas refrigerant mixture.
  • the temperature sensor 10 measures the temperature of the oil contained in the lubricant housing 25 of the compressor 23 and the regulating means 12 compare this value with a second predetermined value.
  • the control means do not control the supply of the fan 13 and the separated oil in the separation chamber 4 is directly returned to the oil sump 25 of the compressor 23 via the lower oil outlet port 8 without being cooled by the fan.
  • the control means control the operation of the fan 13 so that the latter cools the separated oil in the chamber 4.
  • control means are arranged to adjust the speed of rotation of the fan 13 as a function of the temperature measured by the temperature sensor 11 so that the fan cools the separated oil in the chamber separation device 4 so that it has a temperature substantially corresponding to the first predetermined value.
  • control means 12 control the shutdown of the fan 13.
  • the first predetermined value is greater than the saturation temperature of the refrigerant gas.
  • the safety valve 19 of the separation device 2 is connected to the low-pressure part of the compressor 23 via a circulation duct 29.
  • the refrigerant gas is redirected to the compressor and not to the atmosphere.
  • the refrigerant gas is a hydrofluorocarbon or a hydrochlorofluorocarbon.
  • the predetermined value at which the regulation means 12 regulate the temperature of the separated oil is not fixed, but is variable as a function of the suction and / or discharge pressure. of the compressor.
  • the separation device comprises a pressure sensor arranged to measure the suction and / or discharge pressure of the refrigerating compressor to which the separation device is connected.
  • the separation device is connected to a pressure sensor arranged to measure the suction and / or discharge pressure of the refrigerating compressor to which the separation device is connected.
  • the temperature sensor 1 1 could be disposed at the second end 18 of the heat exchanger 16.
  • the regulating means 12 could be arranged to regulate the temperature of the separated lubricant in a predetermined range of values as a function of the temperatures measured by the temperature sensors 1 0, 1 1.
  • the control means control the supply of the fan 13 and adjust the speed of rotation of the latter according to the temperature measured by the temperature sensor 1 1 so that the fan cools the separated oil in the separation chamber 4 so that it has a temperature in the predetermined range of values.
  • Figures 5 to 7 show a separation device according to a second embodiment which differs from that shown in Figures 1 to 3 essentially in that it comprises two inlet openings 7 opening tangentially into the separation chamber 4. Each inlet port 7 is intended to be connected to the discharge orifice of a refrigeration compressor or a refrigeration unit. compression of the same refrigeration compressor.
  • the regulating means comprise a finned radiator 16 as a heat exchanger.
  • the regulating means could also include a heating device, and the control means could be arranged to control the operation of the heating device as a function of the temperatures measured by the temperature sensors.
  • the heater is an electrical resistor.
  • the separation device comprises control means arranged to control the stopping of the compressor if the temperature of the lubricant measured by the temperature sensor 10 is greater than a value. predetermined.
  • the invention is not limited to the embodiments of this separation device, described above as examples, it encompasses all the variants.

Abstract

Ce dispositif de séparation (2) comprend un corps (3) délimitant une chambre de séparation (4), au moins un orifice d'entrée (7) débouchant dans la chambre de séparation et destiné à être relié à u n orifice de refoulement du compresseur frigorifique de manière à permettre l'introduction d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène dans la chambre de séparation, au moins un orifice de sortie (8) de lubrifiant débouchant dans la chambre de séparation et destiné à être relié à un carter de lubrifiant ménagé dans le compresseur frigorifique. Le dispositif de séparation comprend des premiers moyens de mesure (10) agencés pour mesurer la température du lubrifiant contenu dans le carter de lubrifiant ménagé dans le compresseur frigorifique, et des moyens de régulation (12) agencés pour réguler la température du lubrifiant séparé dans la chambre de séparation (4) en fonction de la température du lubrifiant mesurée par lesdits premiers moyens de mesure.

Description

Dispositif de séparation de lubrifiant d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène refoulé à partir d'au moins un compresseur frigorifique
La présente invention concerne un dispositif de séparation de lubrifiant d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène refoulé à partir d'au moins un compresseur frigorifique, et un système de réfrigération comportant un tel dispositif.
Le document FR 2 885 966 décrit un compresseur à spirales, encore connu sous le terme de compresseur Scroll, comprenant une enceinte étanche délimitée par une virole, délimitant un volume d'aspiration et un volume de compression disposés respectivement de part et d'autre d'un corps contenu dans l'enceinte. La virole délimitant l'enceinte étanche comprend une entrée de gaz frigorigène.
Un moteur électrique est disposé dans l'enceinte étanche, avec un stator situé du côté extérieur, monté fixe par rapport à la virole, et un rotor disposé en position centrale, solidaire d'un arbre d'entraînement, en forme de vilebrequin, dont une première extrémité entraîne une pompe à huile alimentant, à partir d'huile contenue dans un carter situé dans la partie inférieure de l'enceinte, un conduit de lubrification ménagé dans la partie centrale de l'arbre. Le conduit de lubrification comporte des orifices de lubrification au n ivea u d e d ifférents pa l iers de g u id age d e l 'a rbre d'entraînement.
Le volume de compression contient un étage de compression comprenant une volute fixe équipée d'une spirale engagée dans une spirale d'une volute mobile, les deux spirales délimitant au moins une chambre de compression de volume variable. La seconde extrémité de l'arbre d'entraînement est équipée d'un excentrique entraînant la volute mobile suivant un mouvement orbital, pour réaliser la compression du gaz frigorigène aspiré.
D'un point de vue pratique, du gaz frigorigène arrive de l'extérieur et pénètre dans l'enceinte étanche. Une partie du gaz est directement aspirée en direction du volume de compression, tandis que l'autre partie du gaz passe à travers le moteur avant de s'écouler en direction de l'étage de compression. L'ensemble du gaz arrivant soit directement à l'étage de compression, soit après passage à travers le moteur, est aspiré par l'étage de compression, pénétrant dans au moins une chambre de compression délimitée par les deux spirales, l'entrée se faisant en périphérie de l'étage de compression, et le gaz étant véhiculé vers le centre des spirales au fur et à mesure que se produit la compression par diminution du volume des chambres de compression, résultant du mouvement de la volute mobile par rapport à la volute fixe. Le gaz comprimé sort en partie centrale en direction de la chambre de récupération du gaz comprimé. Selon les configurations internes d'écoulement de ce type de compresseur, le gaz frigorigène entrant dans le compresseur peut se charger en huile, cette huile peut provenir par exemple des fuites des paliers, du léchage de la surface du carter d'huile par le gaz.
Il doit être noté que le taux d'huile dans le gaz frigorigène évolue en fonction de la vitesse de rotation du rotor du moteur électrique et des conditions de fonctionnement du compresseur (pression et température d'aspiration, pression de refoulement).
Ainsi, à forte vitesse de rotation du rotor ou à certains points de fonctionnement (forte densité à l'aspiration, faible taux de compression), le taux d'huile dans le gaz frigorigène sortant du compresseur peut devenir excessif. La conséquence directe de ce taux excessif d'huile dans le gaz est une perte d'efficacité de l'échange thermique des échangeurs situés en aval ou en amont du compresseur, compte tenu du fait que les gouttelettes d'huile contenues dans le gaz ont tendance à se déposer sur les parois des échangeurs et à former une couche d'huile isolante sur ces derniers.
De plus, un taux excessif d'huile dans le gaz peut également entraîner un vidage du carter d'huile, ce qui pourrait conduire à une mauvaise lubrification des paliers de guidage de l'arbre d'entraînement, donc à la destruction du compresseur. Le document US 6 871 51 1 décrit une solution pour pallier ces inconvénients. Cette solution consiste à connecter un dispositif de séparation d'huile à un orifice de refoulement du compresseur.
Le dispositif de séparation décrit dans le document US 6 871 511 comprend notamment un corps délimitant une chambre de séparation d'huile d'un mélange huile-gaz frigorigène refoulé à partir du compresseur frigorifique, un orifice d'entrée d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène débouchant dans la chambre de séparation et destiné à être relié à l'orifice de refoulement du compresseur frigorifique, et un orifice de sortie d'huile débouchant dans la chambre de séparation et destiné à être relié à un carter d'huile ménagé dans le compresseur frigorifique. De ce fait, un tel dispositif de séparation permet d'assurer un retour, vers le carter d'huile du compresseur, de l'huile refoulée avec le gaz frigorigène à l'extérieur du compresseur, et donc d'éviter un vidage du carter d'huile et un dépôt excessif d'huile sur les échangeurs. Le document US 6 871 51 1 décrit l'utilisation du dioxyde de carbone en tant que gaz frigorigène.
L'util isation d'un tel gaz frigorigène présente l'avantage de préserver l'environnement et la couche d'ozone.
L'utilisation du dioxyde de carbone en tant que gaz frigorigène présente toutefois le désavantage de conduire à des pressions de refoulement très élevées comparativement à l 'utilisation d'hydrofluorocarbone ou d'hydrochlorofluorocarbone en tant que gaz frigorigène.
De telles pressions de refoulement génèrent des efforts importants au niveau des paliers de guidage de l'arbre d'entraînement et nécessitent donc l'utilisation d'une huile de très bonne qualité, c'est-à-dire présentant une forte viscosité, afin de lubrifier ces paliers de guidage.
Il doit être noté que le dioxyde de carbone est très soluble dans l'huile lorsque cette dernière présente une température proche de la température de saturation du dioxyde de carbone. De ce fait, si la température de l'huile est proche de la température de saturation du dioxyde de carbone, le dioxyde de carbone se dissout dans l'huile et la viscosité du mélange chute.
Il en résulte donc une mauvaise lubrification des paliers de guidage de l'arbre d'entraînement lorsque la température de l'huile est trop faible.
Il doit également être noté que la viscosité de l'huile chute naturellement lorsque sa température augmente.
Il en résulte donc une mauvaise lubrification des paliers de guidage de l'arbre d'entraînement lorsque la température de l'huile est trop élevée.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.
Le problème technique à la base de l'invention consiste donc à fournir un dispositif de séparation de lubrifiant qui soit de structure simple et économique, tout en assurant une lubrification satisfaisante des paliers de guidage de l'arbre d'entraînement.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de séparation de lubrifiant d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène refoulé à partir d'au moins un compresseur frigorifique, le dispositif de séparation comprenant un corps délimitant une chambre de séparation, au moins un orifice d'entrée débouchant dans la chambre de séparation et destiné à être relié à un orifice de refoulement du compresseur frigorifique de manière à permettre l'introduction d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène dans la chambre de séparation, au moins un orifice de sortie de lubrifiant débouchant dans la chambre de séparation et destiné à être relié à un carter de lubrifiant ménagé dans le compresseur frigorifique, caractérisé en ce que le dispositif de séparation comprend des premiers moyens de mesure agencés pour mesurer la température du lubrifiant contenu dans le carter de lubrifiant ménagé dans le compresseur frigorifique, et des moyens de régulation agencés pour réguler la température du lubrifiant séparé dans la chambre de séparation en fonction de la température du lubrifiant mesurée par lesdits premiers moyens de mesure.
Ainsi, le dispositif de séparation selon l'invention permet de réguler la température du lubrifiant séparé du mélange lubrifiant-gaz frigorigène et destiné à être retourné dans le compresseur à une valeur prédéterminée. Ces dispositions permettent de maîtriser la température du lubrifiant contenu dans le carter de lubrifiant du compresseur, et donc de maintenir la viscosité du lubrifiant à une valeur assurant une lubrification satisfaisante des paliers de guidage de l'arbre d'entraînement, même lorsque le gaz frigorigène est du dioxyde de carbone. De façon avantageuse, le dispositif de séparation comprend des deuxièmes moyens de mesure agencés pour mesurer la température du lubrifiant séparé dans la chambre de séparation, et les moyens de régulation sont agencés pour réguler la température du lubrifiant séparé à au moins une valeur prédéterminée ou dans une plage de valeurs prédéterminée en fonction des températures mesurées par lesdits premiers et deuxièmes moyens de mesure.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la valeur prédéterminée à laquelle les moyens de régulation régulent la température du lubrifiant séparé n'est pas une valeur fixe, mais est une valeur variable en fonction de la pression d'aspiration et/ou de refoulement du compresseur auquel est relié le dispositif de séparation.
Avantageusement, le dispositif de séparation comporte un orifice de refoulement de gaz frigorigène débouchant dans la chambre de séparation, et un dispositif anti-retour mobile entre une position d'obturation de l'orifice de refoulement et une position de libération de l'orifice de refoulement. Ces dispositions permettent d'éviter une migration du gaz frigorigène vers le compresseur lorsque l'installation sur laquelle est monté le dispositif de séparation est à l'arrêt, et donc une éventuelle condensation du gaz frigorigène sur les paliers de guidage qui pourrait entraîner un dégraissage de ces derniers lorsque le gaz frigorigène est du dioxyde de carbone. Ainsi, la présence du clapet anti-retour permet d'éviter des démarrages d its « à s e c » du compresseur. Il doit être noté que la migration du gaz frigorigène vers le compresseur peut être due par exemple à un réchauffement par le soleil du condenseur.
De préférence, le dispositif de séparation comporte une soupape de sécurité, montée sur le corps, mobile entre une position d'ouverture dans laquelle la chambre de séparation est mise en communication avec l'atmosphère et une position de fermeture, la soupape de sécurité étant déplacée dans sa position d'ouverture lorsque la pression régnant dans la chambre de séparation dépasse une valeur prédéterminée. Un tel agencement de la soupape de sécurité est plus particulièrement utilisé lorsque le gaz frigorigène est du dioxyde de carbone.
Selon une variante de réalisation, lorsque la soupape de sécurité est dans sa position d'ouverture, la chambre de séparation est mise en commun ication avec la partie basse pression du compresseur. Un tel agencement de la soupape est préféré lorsque le gaz frigorigène est par exemple un hydrofluorocarbone ou un hydrochlorofluorocarbone.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de séparation comprend plusieurs orifices d'entrée débouchant dans la chambre de séparation, les orifices d'entrée étant chacun destinés à être reliés à l'orifice de refoulement d'un compresseur frigorifique différent ou d'une unité de compression différente d'un même compresseur. Ainsi, en conditions d'utilisation, le dispositif de séparation forme un collecteur de refoulement relié aux différents compresseurs de l'installation ou différentes unités de compression d'un même compresseur. Ces dispositions permettent au dispositif de séparation d'amortir les pulsations de pression provenant des différents compresseurs, donc d'améliorer le rendement et la fiabilité et de réduire le bruit de l'installation sur laquelle est monté le dispositif de séparation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de régulation sont agencés pour réguler la température du lubrifiant séparé à une première valeur prédéterminée et à une seconde valeur prédéterminée, la première valeur prédéterminée étant supérieure à la seconde valeur prédéterminée, et les moyens de régulation comportent des moyens de sélection agencés pour sélectionner, parmi les première et seconde valeurs prédéterminées, la valeur à laquelle la température du lubrifiant séparé doit être régulée. Ces dispositions permettent d'adapter la valeur à laquelle la température du lubrifiant séparé est régulée en fonction de l'installation sur laquelle est monté le dispositif de séparation. Ainsi, lorsque le dispositif de séparation est monté sur une installation de chauffage, les moyens de sélection sont actionnés afin de sélectionner la première valeur prédéterminée, et lorsque le dispositif de séparation est monté sur une installation de réfrigération, les moyens de sélection sont actionnés afin de sélectionner la seconde valeur prédéterminée. Il en résulte la possibilité d'optimiser les performances de l'installation sur laquelle est monté le dispositif de séparation.
Avantageusement, les moyens de régulation comportent au moins un dispositif de refroidissement agencé pour refroidir le lubrifiant séparé et/ou au moins un dispositif de chauffage agencé pour chauffer le lubrifiant séparé.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de refroidissement est un échangeur de chaleur parcouru par l'eau d'un circuit d'eau chaude sanitaire. Ces dispositions permettent de récupérer des calories du lubrifiant afin de réchauffer le circuit d'eau chaude sanitaire.
De préférence, le dispositif de refroidissement comporte un ventilateu r et/ou u n rad iateu r à a ilettes en tant que dispositifs de refroidissement.
Préférentiellement, les moyens de régulation comportent des moyens de commande agencés pour commander le fonctionnement du dispositif de refroidissement et/ou du dispositif de chauffage en fonction de la température du lubrifiant mesurée par les premiers et/ou deuxièmes moyens de mesure.
De façon avantageuse, les moyens de régulation comportent un ventilateur, et les moyens de commande sont agencés pour commander le fonctionnement du ventilateur en fonction de la température du lubrifiant mesurée par les premiers et/ou deuxièmes moyens de mesure. Les moyens de commande sont de préférence agencés pour commander l'alimentation et l'arrêt du ventilateur en fonction de la température du lubrifiant mesurée par les premiers et/ou deuxièmes moyens de mesure. De façon préférentielle, les moyens de commande sont en outre agencés pour commander la vitesse de rotation du ventilateur en fonction de la température du lubrifiant mesurée par les premiers et/ou deuxièmes moyens de mesure.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les premiers et/ou deuxièmes moyens de mesure comportent un capteur de température. Avantageusement, le dispositif de séparation est un dispositif de séparation à cyclone.
La présente invention concerne également un système de chauffage et/ou réfrigération comportant au moins un compresseur frigorifique comprenant un orifice de refoulement d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de séparation selon l'invention, l'orifice d'entrée du dispositif de séparation étant relié à l'orifice de refoulement du compresseur frigorifique. De préférence, le compresseur frigorifique est un compresseur frigorifique à piston ou à spirales. Avantageusement, le lubrifiant est sensiblement à la pression d'aspiration ou à une pression supérieure. Avantageusement, le système de chauffage et/ou réfrigération comprend plusieurs compresseurs frigorifiques, et l'orifice de refoulement de chaque compresseur frigorifique est relié à un orifice d'entrée du dispositif de séparation.
De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de ce dispositif de séparation.
Figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de séparation selon un premier mode de réalisation de l'invention. Figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de séparation de figure 1.
Figure 3 en est une vue en coupe selon la ligne M-Il de figure 2.
Figure 4 est une vue schématique d'un système de chauffage et/ou de réfrigération comportant le dispositif de séparation de la figure 1. Figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif de séparation selon un second mode de réalisation de l'invention.
Figure 6 est une vue en perspective de dessous du dispositif de séparation de figure 5.
Figure 7 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de séparation de figure 5. Les figures 1 à 3 représentent un dispositif de séparation 2 d'huile d'un mélange huile-gaz frigorigène refoulé à partir d'un compresseur frigorifique.
Le dispositif de séparation 2 comprend un corps 3 délimitant une chambre de séparation 4. La chambre de séparation 4 comporte une portion supérieure 5 cylindrique prolongée par une portion inférieure 6 tronconique convergeant à l'opposé de la portion supérieure 5. Le dispositif de séparation 2 constitue ainsi un dispositif de séparation à cyclone.
Le dispositif de séparation 2 comprend également un orifice d'entrée 7 débouchant tangentiellement dans la chambre de séparation 4.
L'orifice d'entrée 7 est destiné à être relié à un orifice de refoulement du compresseur frigorifique de manière à permettre l'introduction d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène dans la chambre de séparation.
Le dispositif de séparation 2 comprend un orifice inférieur 8 de sortie d'huile débouchant dans l'extrémité inférieure de la chambre de séparation 4.
Le dispositif de séparation 2 comporte un orifice supérieur 9 de refoulement de gaz frigorigène débouchant axialement dans la chambre de séparation 4. L'orifice supérieur 9 de refoulement de gaz frigorigène est destiné à être relié à un condenseur (ou refroidisseur de gaz).
Le dispositif de séparation 2 comprend en outre un capteur de température 11 agencé pour mesurer la température de l'huile séparée dans la chambre de séparation 4. Le capteur de température 11 est disposé dans la partie inférieure du corps 3. Le dispositif de séparation 2 comprend également un capteur de température 10 agencé pour mesurer la température du lubrifiant contenu dans le carter de lubrifiant ménagé dans le compresseur frigorifique.
Le dispositif de séparation 2 comprend de plus des moyens de régulation 12 agencés pour réguler la température de l'huile séparée dans la chambre de séparation 4 à une première valeur prédéterminée en fonction des températures mesurées par les capteurs de température 10, 11. La valeur prédéterminée est de préférence comprise entre 25 et 600C.
Les moyens de régulation comportent d'une part un ventilateur 13 monté sur la partie inférieure du corps 3 du dispositif de séparation 2, et d'autre part des moyens de commande 14 agencés pour commander le fonctionnement du ventilateur 13, c'est-à-dire l'alimentation et l'arrêt du ventilateur et la vitesse de rotation de ce dernier, en fonction des températures d'huile mesurées par les capteurs de température 10, 11.
Le dispositif de séparation 2 comporte avantageusement un dispositif anti-retour 15, monté sur le corps 3, mobile entre une position d'obturation de l'orifice de refoulement 9 et une position de libération de l'orifice de refoulement 9.
Les moyens de régulation 12 comportent en outre un échangeur de chaleur 16 destiné à être parcouru par l'huile séparée dans la chambre de séparation 4, l'échangeur de chaleur 16 comprenant une première extrémité 17 reliée à l'orifice de sortie 8 de lubrifiant et une seconde extrémité 18 destinée à être relié au carter de lubrifiant ménagé dans le compresseur frigorifique.
Le dispositif de séparation comporte en outre une soupape de sécurité 19 montée sur le corps 3 et comprenant une clapet anti-retour 20 mobile entre une position d'ouverture dans laquelle la chambre de séparation 4 est mise en communication avec l'atmosphère et une position de fermeture
(montrée sur la figure 2) dans laquelle la chambre de séparation 4 est isolée de l'atmosphère, le clapet anti-retour étant déplacé dans sa position d'ouverture lorsque la pression régnant dans la chambre de séparation 4 dépasse une valeur prédéterminée. De préférence, le clapet anti-retour est constitué par une bille maintenue en appui sous l'action d'un ressort 21 contre un orifice ménagé dans le corps 3.
La figure 4 représente une installation de chauffage et/ou de réfrigération 22 comportant le dispositif de séparation 2, et un compresseur frigorifique 23 comprenant d'une part un orifice de refoulement 24 d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène relié à l'orifice d'entrée 7 du dispositif de séparation, et d'autre part un carter de lubrifiant 25 relié à l'orifice de sortie 8 de lubrifiant.
L'installation de chauffage et/ou de réfrigération 22 comporte en outre un condenseur 26 relié à l'orifice supérieur 9 de refoulement de gaz frigorigène, un détendeur 27 et un évaporateur 28.
Le fonctionnement d'une telle installation va maintenant être décrit.
Lorsque l'installation sur laquelle est disposé le dispositif de séparation 2 est mise en marche, le compresseur frigorifique 23 de cette installation comprime un mélange huile-gaz frigorigène et refoule ce mélange au niveau de son orifice de refoulement 24. Ce mélange huile-gaz frigorigène pénètre ensuite dans la chambre de séparation 4 du dispositif de séparation 2 par l'intermédiaire de l'orifice d'entrée 7.
Ensuite, de par la configuration de la chambre de séparation 4, le mélange huile-gaz frigorigène se met à tourner le long de la paroi interne de la chambre de séparation 4, ce qui provoque la centrifugation du mélange huile- gaz frigorigène. Il en résulte la coalescence des gouttes d'huile sur la paroi interne de la chambre de séparation 4, puis la chute par gravité de l'huile vers l'extrémité inférieure de la seconde portion tronconique 6, c'est-à-dire vers l'orifice inférieur 8 de sortie d'huile, et l'écoulement de gaz frigorigène par l'orifice supérieur 9 en direction du condenseur 26.
Puis, le capteur de température 10 mesure la température de l'huile contenue dans le carter de lubrifiant 25 du compresseur 23 et les moyens de régulation 12 comparent cette valeur à une seconde valeur prédéterminée.
Si la température de l'huile contenue dans le carter de lubrifiant 25 est inférieur ou identique à cette seconde valeur prédéterminée, les moyens de commande ne commandent pas l'alimentation du ventilateur 13 et l'huile séparée dans la chambre de séparation 4 est directement retournée vers le carter d'huile 25 du compresseur 23 par l'intermédiaire de l'orifice inférieur 8 de sortie d'huile sans être refroidie par le ventilateur. Au contraire, si la température de l'huile contenue dans le carter de lubrifiant 25 est supérieure à cette seconde valeur prédéterminée, les moyens de commande commandent le fonctionnement du ventilateur 13 de manière à ce que ce dernier refroidisse l'huile séparée dans la chambre de séparation 4. Il convient de noter que les moyens commandent sont agencés pour régler la vitesse de rotation du ventilateur 13 en fonction de la température mesurée par le capteur de température 11 de manière à ce que le ventilateur refroidisse l'huile séparée dans la chambre de séparation 4 afin qu'elle présente une température correspondant sensiblement à la première valeur prédéterminée.
Dès que la température de l'huile contenue dans le carter de lubrifiant 25 redevient inférieure ou identique à la seconde valeur prédéterminée, les moyens de commande 12 commandent l'arrêt du ventilateur 13.
Avantageusement, la première valeur prédéterminée est supérieure à la température de saturation du gaz frigorigène. Ainsi, le dispositif de séparation selon l'invention permet d'éviter l'injection d'huile à une trop faible température dans le carter du compresseur, et donc l'injection d'huile riche en gaz frigorigène.
Il convient de noter que selon la figure 4, la soupape de sécurité 19 du dispositif de séparation 2 est reliée à la partie basse pression du compresseur 23 par l'intermédiaire d'un conduit de circulation 29. Ainsi, lorsque la pression régnant dans la chambre de séparation 4 dépasse une valeur prédéterminée, le gaz frigorigène est redirigé vers le compresseur et non pas vers l'atmosphère. Un tel montage de la soupape est préféré lorsque le gaz frigorigèn e e s t p a r e x e m p l e u n hydrofluorocarbone ou un hydrochlorofluorocarbone.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la valeur prédéterminée à laquelle les moyens de régulation 12 régulent la température de l'huile séparée n'est pas fixe, mais est variable en fonction de la pression d'aspiration et/ou de refoulement du compresseur. Selon ce mode de réalisation, le dispositif de séparation comprend un capteur de pression agencé pour mesurer la pression d'aspiration et/ou de refoulement du compresseur frigorifique auquel est relié le dispositif de séparation. Selon une variante de réalisation de l'invention, le dispositif de séparation est relié à un capteur de pression agencé pour mesurer la pression d'aspiration et/ou de refoulement du compresseur frigorifique auquel est relié le dispositif de séparation.
Selon un mode de réalisation non représenté sur les figures, le capteur de température 1 1 pourrait être disposé au niveau de la seconde extrémité 18 de l'échangeur de chaleur 16.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de régulation 12 pourrait être agencés pour réguler la température du lubrifiant séparé dans une plage de valeurs prédéterminée en fonction des températures mesurées par les capteu rs de température 1 0, 1 1 . Selon ce mode de réalisation, lorsque la température de l'huile contenue dans le carter de lubrifiant 25 est supérieure à la seconde valeur prédéterminée, les moyens de commande commandent l'alimentation du ventilateur 13 et règlent la vitesse de rotation de ce dernier en fonction de la température mesurée par le capteur de température 1 1 de manière à ce que le ventilateur refroidisse l'huile séparée dans la chambre de séparation 4 afin qu'elle présente une température comprise dans la plage de valeurs prédéterminée. Les figures 5 à 7 représentent un dispositif de séparation selon un second mode de réalisation qui diffère de celui représenté sur les figures 1 à 3 essentiellement en ce qu'il comporte deux orifices d'entrée 7 débouchant tangentiellement dans la chambre de séparation 4. Chaque orifice d'entrée 7 est destiné à être relié à l'orifice de refoulement d'un compresseur frigorifique ou d'une unité de compression d'une même compresseur frigorifique. Selon ce mode de réalisation, les moyens de régulation comportent un radiateur à ailettes 16 en tant qu'échangeur de chaleur.
Selon une variante de réalisation non représentée sur les figures, les moyens de régulation pourraient comporter également un dispositif de chauffage, et les moyens de commande pourraient être agencés pour commander le fonctionnement du dispositif de chauffage en fonction des températures mesurées par les capteurs de température. De préférence, le dispositif de chauffage est une résistance électrique.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention non représenté sur les figures, le dispositif de séparation comprend des moyens de contrôle agencés pour contrôler l'arrêt du compresseur si la température du lubrifiant mesurée par le capteur de température 10 est supérieure à une valeur prédéterminée.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif de séparation, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de séparation (2) de lubrifiant d'un mélange lubrifiant- gaz frigorigène refoulé à partir d'au moins un compresseur frigorifique, le dispositif de séparation comprenant un corps (3) délimitant une chambre de séparation (4), au moins un orifice d'entrée (7) débouchant dans la chambre de séparation et destiné à être relié à un orifice de refoulement du compresseur frigorifique de manière à permettre l'introduction d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène dans la chambre de séparation, au moins un orifice de sortie (8) de lubrifiant débouchant dans la chambre de séparation et destiné à être relié à un carter de lubrifiant ménagé dans le compresseur frigorifique, caractérisé en ce que le dispositif de séparation comprend des premiers moyens de mesure (10) agencés pour mesurer la température du lubrifiant contenu dans le carter de lubrifiant ménagé dans le compresseur frigorifique, et des moyens de régulation (12) agencés pour réguler la température du lubrifiant séparé dans la chambre de séparation (4) en fonction de la température du lubrifiant mesurée par lesdits premiers moyens de mesure.
2. Dispositif de séparation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif de séparation comprend des deuxièmes moyens de mesure (11 ) agencés pour mesurer la température du lubrifiant séparé dans la chambre de séparation, et en ce que les moyens de régulation (12) sont agencés pour réguler la température du lubrifiant séparé à au moins une valeur prédéterminée ou dans une plage de valeurs prédéterminée en fonction des températures mesurées par lesdits premiers et deuxièmes moyens de mesure.
3. Dispositif de séparation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un orifice de refoulement (9) de gaz frigorigène débouchant dans la chambre de séparation (4), et en ce qu'il comporte un dispositif anti-retour (15) mobile entre une position d'obturation de l'orifice de refoulement et une position de libération de l'orifice de refoulement.
4. Dispositif de séparation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape de sécurité (19), montée sur le corps (3), mobile entre une position d'ouverture dans laquelle la chambre de séparation (4) est mise en communication avec l'atmosphère ou la partie basse pression du compresseur et une position de fermeture, la soupape de sécurité étant déplacée dans sa position d'ouverture lorsque la pression régnant dans la chambre de séparation dépasse une valeur prédéterminée.
5. Dispositif de séparation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs orifices d'entrée (7) débouchant dans la chambre de séparation (4), les orifices d'entrée étant chacun destinés à être reliés à l'orifice de refoulement d'un compresseur frigorifique différent ou d'une unité de compression différente d'un même compresseur.
6. Dispositif de séparation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de régulation sont agencés pour réguler la température du lubrifiant séparé à une première valeur prédéterminée et à une seconde valeur prédéterminée, la première valeur prédéterminée étant supérieure à la seconde valeur prédéterminée, et en ce que les moyens de régulation comportent des moyens de sélection agencés pour sélectionner, parmi les première et seconde valeurs prédéterminées, la valeur à laquelle la température du lubrifiant séparé doit être régulée.
7. Dispositif de séparation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de régulation comportent au moins un dispositif de refroidissement agencé pour refroidir le lubrifiant séparé et/ou au moins un dispositif de chauffage agencé pour chauffer le lubrifiant séparé.
8. Dispositif de séparation selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de régulation comportent des moyens de commande agencés pour commander le fonctionnement du dispositif de refroidissement et/ou du dispositif de chauffage en fonction de la température mesurée par les premiers et/ou deuxièmes moyens de mesure.
9. Dispositif de séparation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les premiers et/ou deuxièmes moyens de mesure comportent un capteur de température (10, 11 ).
10. Dispositif de séparation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de séparation est un dispositif de séparation à cyclone.
11. Système de chauffage et/ou de réfrigération comportant au moins un compresseur frigorifique (23) comprenant un orifice de refoulement (24) d'un mélange lubrifiant-gaz frigorigène, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de séparation (2) selon l'une des revendications 1 à 10, l'orifice d'entrée (7) du dispositif de séparation étant relié à l'orifice de refoulement (24) du compresseur frigorifique.
12. Système de chauffage et/ou de réfrigération selon la revendication 11 , caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs compresseurs frigorifiques, et en ce que l'orifice de refoulement de chaque compresseur frigorifique est relié à un orifice d'entrée (7) du dispositif de séparation.
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