WO2012080610A2 - Compresseur frigorifique à spirales - Google Patents

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WO2012080610A2
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Pierre Ginies
Christophe Ancel
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Danfoss Commercial Compressors
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Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor.
  • a scroll compressor comprises a first fixed scroll and a second scroll describing an orbital movement, each scroll having a plate from which extends a spiral, the two spirals being engaged one into the other and delimiting compression chambers of variable volume, the compression chambers having a volume which decreases progressively from the outside, where the refrigerant inlet, is inwardly.
  • the refrigerant is compressed due to the reduction of the volume of the compression chambers and conveyed to the center of the first and second volutes.
  • the compressed and heated refrigerant exits at a central portion in the direction of a discharge chamber through a delivery conduit formed in the central portion of the first volute.
  • a disadvantage of this type of compressor lies in the fact that the compressed refrigerant gas which is forced into the discharge chamber heats up the fixed scroll plate which, by conduction, heats the refrigerant gas to be compressed.
  • This heating of the refrigerant gas to be compressed causes an increase in the temperature and the enthalpy of this gas, and a decrease in its density.
  • This reduction in the density of the refrigerant gas to be compressed causes a reduction in the mass of gas compressed by the compressor, and therefore a reduced heat energy, for the same volume of gas swept.
  • Due to the intrinsic properties of the refrigerant gas the slope of the isentropics in the dry vapor field evolves with overheating), the compression work per unit mass increases as a result of this overheating of the compressed gas, and thus the efficiency compressor energy is reduced. This results in a decrease in compressor performance.
  • the present invention aims to remedy this disadvantage.
  • the technical problem underlying the invention consists in providing a scroll compressor with a structure that is simple, economical and compact, and that improves the performance of the compressor.
  • the present invention relates to a scroll compressor comprising:
  • a heat shield in the form of a plate disposed in the discharge chamber and mounted on the fixed scroll plate, the heat shield dividing the discharge chamber into a first volume defined by the fixed scroll plate and the heat shield and in a second volume delimited by the heat shield and the sealed envelope,
  • the compressor further comprises:
  • each bypass valve associated with a bypass passage being movable between shutoff and release positions of the corresponding bypass passage, and being designed to be moved into its release position when the pressure in the intermediate compression chamber into which the corresponding bypass passage opens exceeds the pressure in the discharge chamber by a predetermined value.
  • the bypass valve is held in the closed position.
  • the entire compressed refrigerant which under these operating conditions has a high discharge temperature, flows directly into the second volume, does not affect the energy efficiency of the compressor.
  • intermediate compression chamber is understood to mean a compression chamber having a pressure between the pressure of the first compression chamber “known as the displacement catch” and the pressure of the last compression chamber opening into the discharge conduit.
  • the compressor comprises a plurality of bypass passages and a plurality of bypass valves arranged in the first volume and each associated with a bypass passage.
  • the flow passage has a section adapted so that the oil drive speeds are sufficient to ensure proper operation of the compressor.
  • this flow passage may have a non-constant section along the outer periphery of the heat shield.
  • the outer peripheral edge of the heat shield is located away from the fixed scroll plate.
  • each bypass valve is mounted on the surface of the tray of the fixed scroll facing the heat shield.
  • the compressor comprises at least one bypass valve made in the form of an elastically deformable strip between shutoff and release positions of the corresponding bypass passage.
  • each bypass passage comprises a first end opening into the corresponding intermediate compression chamber, and a second end opening into the first volume.
  • each bypass valve is arranged to close the second end of the corresponding bypass passage when it is in its closed position.
  • the plate of the fixed volute has an outer peripheral wall sealingly attached to the inner wall of the sealed envelope.
  • the surface of the plate of the fixed volute facing the heat shield has at least one inclined surface from the inside to the outside and the heat shield towards the moving volute, and at least one bypass valve is mounted on said inclined surface.
  • the compressor comprises:
  • a discharge pipe formed in the central part of the fixed volute plate, comprising a first end opening into a central compression chamber and a second end intended to be placed in communication with the discharge chamber;
  • the anti-return device mounted on the plate of the fixed volute at the level of the second end of the discharge pipe, the anti-return device comprising:
  • At least one discharge opening arranged to communicate with the discharge pipe and the discharge chamber
  • a movable discharge valve between a closed position in which the discharge valve bears against the valve seat and closes the discharge opening, and a release position in which the discharge valve is away from the valve seat. and releasing the discharge opening, the discharge valve being adapted to be moved to its release position when the pressure in the discharge conduit exceeds the pressure in the discharge chamber by a predetermined value.
  • the heat shield is mounted on the fixed scroll plate so as to surround the discharge pipe.
  • the antiretour device comprises a valve plate comprising the at least one discharge opening, and on which is formed the valve seat.
  • the compressor comprises stop means arranged to limit the range of movement of the bypass valve and / or the discharge valve towards its release position.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of a compressor according to the present invention.
  • Figure 2 is a partial sectional view, on an enlarged scale, of the compressor of Figure 1.
  • Figure 3 is a partial sectional view, on an enlarged scale, of a compressor according to an alternative embodiment of the invention.
  • Figure 1 depicts a scroll compressor with a vertical position.
  • the compressor according to the invention could occupy an inclined position, or a horizontal position, without its structure being significantly modified.
  • the compressor shown in Figure 1 comprises a sealed envelope defined by a ferrule 2, the upper and lower ends are respectively closed by a lid 3 and a base 4.
  • the assembly of this envelope can be achieved in particular by means of weld seams .
  • the intermediate portion of the compressor is occupied by a body 5 which serves to mount a compression stage 6.
  • This compression stage 6 comprises a fixed volute 7 having a plate 8 from which extends a fixed spiral 9 facing the bottom, and a movable volute 10 having a plate 1 1 bearing against the body 5 and from which extends a spiral 12 all the way up.
  • the spurals 9 and 12 of the two volutes interpenetrate to provide chambers of compression 13 with variable volume.
  • the plate 8 of the fixed scroll 7 has an outer peripheral wall sealingly fixed to the inner wall of the sealed envelope, and more particularly to the inner wall of the lid 3.
  • the plate 8 of the fixed window 7 thus delimits two volumes, a suction volume located below the fixed scroll plate 7, and a compression volume disposed above it.
  • V oleum 2 com p u nt e ntrea d ge frigo rigen opening into the suction volume to achieve the supply of gas to the compressor.
  • the compressor comprises an electric motor disposed in the suction volume.
  • the electric motor comprises a stator 15 at the center of which is a rotor 16.
  • the rotor 16 is sol idaire of a drive shaft 17 whose upper end is offset in the manner of a crankshaft. This upper part is engaged in a portion 18 in the form of a sleeve, which comprises the mobile volute 10.
  • the drive shaft 17 drives the mobile volute 10 in an orbital motion.
  • the lower end of the drive shaft 17 drives an oil pump 19 aliming, from oil contained in a housing 21 defined by the base 4, an oil supply conduit 22 formed in the central part of the drive shaft.
  • the compressor further comprises a discharge pipe 23 formed in the central portion of the fixed scroll 7.
  • the discharge pipe 23 comprises a first end opening into the central compression chamber 13a and a second end intended to be pooled ication with a high pressure discharge chamber 24 delimited by the compressor casing and the plate 8 of the fixed volute 7.
  • the compressor comprises a non-return device 25.
  • the non-return device 25 has a disc-shaped valve plate 26 mounted on the plate 8 of the fixed volute 7 at the second end of the discharge conduit 23.
  • the valve plate 26 comprises a plurality of discharge openings 27 arranged to communicate the discharge conduit 23 and the discharge chamber 24, and a valve seat 28 formed on the surface of the valve plate 26 opposite the fixed scroll 7 and surrounding the discharge openings 27.
  • the non-return device 25 also comprises a discharge valve 29 movable between a closed position in which the discharge valve 29 bears against the valve seat 28 and closes the discharge openings 27, and a release position in which the valve discharge valve 29 is remote from the valve seat 28 and releases the discharge openings 27.
  • the discharge valve 29 is designed to be moved into its release position when the pressure in the discharge pipe 23 exceeds the pressure in the discharge chamber 24 of a predetermined value corresponding substantially to the adjustment pressure of the discharge valve 29.
  • the discharge valve 29 is for example substantially annular.
  • the compressor also includes a retaining plate 30 mounted on the valve plate 26 and intended to serve as a stop for the discharge valve 29 when in its release position.
  • the retaining plate 30 comprises at least one through hole 31 arranged to allow a flow of refrigerant from the discharge openings 27 to the discharge chamber 24.
  • the compressor further comprises a heat shield 32 in the form of a plate disposed in the discharge chamber 24 and mounted on the plate 8 of the fixed scroll 7 so as to surround the discharge conduit 23.
  • the heat shield 32 divides the chamber of delivery 24 in a first volume 33a defined by the plate 8 of the fixed volute 7 and the heat shield 32 and in a second volume 33b delimited by the heat shield 32 and the sealed envelope.
  • the heat shield 32 has a first portion 32a extending substantially perpendicular to the longitudinal axis of the compressor and a second portion 32b extending the first portion and extending inclined relative to the first portion 32a.
  • the compressor also includes at least one flow passage 34 arranged to communicate the first and second volumes 33a, 33b.
  • the flow passage 34 is preferably annular and is delimited by the inner wall of the sealed envelope, the outer peripheral edge of the heat shield 32 and the fixed scroll plate. It should be noted that the dimensions of the flow passage 34 may be variable along the outer periphery of the heat shield 32.
  • the compressor further comprises two bypass passages 35 arranged to place respectively the first volume 33a in communication with an intermediate compression chamber. Each bypass passage 35 is formed by a bypass channel formed in the plate 8 of the fixed volute 7 and comprising a first end opening into an intermediate compression chamber 13b and a second end opening into the surface of the plate 8 of the volute fixed 7 turned on the side of the valve plate 26.
  • the compressor further comprises two bypass valves 36 disposed in the first volume 33a.
  • Each bypass valve 36 is movable between a closed position of one of the bypass passages 35, and a release position of said bypass passage.
  • Each bypass valve 36 is adapted to be moved into its release position when the pressure in the intermediate compression chamber 13b into which the corresponding bypass passage opens out exceeds the pressure in the discharge chamber 24 by a predetermined substantially corresponding value. at the setting pressure of said bypass valve 36.
  • Each bypass valve 36 is mounted on the surface of the plate 8 of the fixed volute 7 facing the heat shield 32, and is arranged to close the second end of the corresponding bypass passage 35 when it is in its position. shutter.
  • each bypass valve 36 is advantageously made in the form of an elastically deformable strip between a closed position of the corresponding bypass passage and a release position of the corresponding bypass passage.
  • the compressor also comprises a retaining plate 37 associated with each bypass valve 36 and intended to serve as a stop for the corresponding bypass valve 36 when it is in its release position.
  • each retaining plate 37 is fixed by screwing on the plate of the fixed volute.
  • the moving scroll 10 When the scroll compressor according to the invention is started, the moving scroll 10 is driven by the drive shaft 17 in an orbital motion, this movement of the moving scroll causing a admission and compression of refrigerant in variable volume compression chambers 13.
  • each bypass valve 36 is subjected, on its side facing the plate 8 of the fixed volute 7, to a pressure lower than the pressure in the discharge chamber 24.
  • said bypass valves 36 are held in their closed position and thus isolate the intermediate compression chambers 13b into which the corresponding bypass passages 35 open.
  • the totality of the refrigerant compressed in the compression chambers 13 reaches the center of the spirals and escapes through the discharge conduit 23 towards the discharge chamber 24 by displacing the discharge valve 29 in its direction. release position, and finally flowing axially through the discharge openings 27 and the passage opening 31.
  • each by-pass valve 36 may be subjected, on its face facing the plate 8 of the volute fixed 7, at a pressure greater than the pressure in the discharge chamber 24.
  • said bypass valves 36 are elastically deformed towards their release position and put into communication the intermediate compression chambers 13b in which open the corresponding bypass passages 35 with the first volume 33a. This results in a discharge to the first volume 33a of a portion of the refrigerant compressed in the intermediate compression chambers 13b in which the bypass passages 35 open before this portion of the refrigerant reaches the center of the spirals.
  • FIG. 3 represents an alternative embodiment which differs from that represented in FIGS. 1 and 2 only in that the heat shield 32 has a third portion 32c extending the second portion 32b and extending substantially parallel to the longitudinal axis of the compressor.

Abstract

Ce compresseur frigorifique à spirales comprend une enveloppe étanche, des volutes fixe (7) et mobile (10) comportant des spirales engagées l'une dans l'autre et délimitant des chambres de compression de volume variable,une chambre de refoulement (24) délimitée par le plateau (8) de la volute fixe (7) et l'enveloppe étanche,un écran thermique (32) disposé dans la chambre de refoulement et divisant la chambre de refoulement en un premier volume (33a) délimité par le plateau de la volute fixe et l'écran thermique et en un deuxième volume (33b) délimité par l'écran thermique et l'enveloppe étanche,et au moins un passage d'écoulement (34) agencé pour mettre en communication les premier et deuxième volumes. Le compresseur comprend au moins un passage de dérivation (35) agencé pour mettre en communication le premier volume (33a) avec une chambre de compression intermédiaire (13b), et au moins un clapet de dérivation (36) disposé dans le premier volume (33a) et mobile entre des positions d'obturation et de libération d'un passage de dérivation (35) correspondant.

Description

Compresseur frigorifique à spirales
La présente invention concerne un compresseur frigorifique à spirales.
De façon connue, un compresseur frigorifique à spirales comprend une première volute fixe et une seconde volute décrivant un mouvement orbital, chaque volute comportant un plateau à partir duquel s'étend une spirale, les deux spirales étant engagées l'une dans l'autre et délimitant des chambres de compression de volume variable, les chambres de compression ayant un volume qui diminue progressivement de l'extérieur, où se fait l'admission de fluide frigorigène, vers l'intérieur.
Ainsi, lors du mouvement orbital de la première volute, le fluide frigorigène est comprimé du fait de la diminution du volume des chambres de compression et véhiculé jusqu'au centre des première et seconde volutes. Le fluide frigorigène comprimé et réchauffé sort en partie centrale en direction d'une chambre de refoulement par l'intermédiaire d'un conduit de refoulement ménagé dans la partie centrale de la première volute.
Un inconvénient de ce type de compresseur réside dans le fait que le gaz frigorigène comprimé qui est refoulé dans la chambre de refoulement réchauffe le plateau de la volute fixe qui, par conduction, réchauffe le gaz frigorigène à comprimer.
Ce réchauffement du gaz frigorigène à comprimer provoque une augmentation de la température et de l'enthalpie de ce gaz, et une diminution de sa densité. Cette diminution de la densité du gaz frigorigène à comprimer provoque une diminution de la masse de gaz comprimée par le compresseur, et donc une énergie calorifique réduite, pour un même volume de gaz balayé. Du fa it des propriétés intrinsèques d u gaz frigorigène (la pente des isentropiques dans le domaine vapeur sèche évolue avec la surchauffe), le travail de compression par unité de masse augmente suite à cette surchauffe du gaz à comprimé, et de ce fait, le rendement énergétique du compresseur est réduit. Il en résulte ainsi une diminution des performances du compresseur.
Afin d'améliorer les performances d'un tel compresseur, il est connu, comme cela est décrit dans le document US 6 287 089, d'équiper un tel compresseur avec un écran thermique en forme de plaque disposé dans la chambre de refoulement et monté sur le plateau de la volute fixe, l'écran thermique divisant la chambre de refoulement en un premier volume délimité par le plateau de la volute fixe et l'écran thermique et en un deuxième volume délimité par l'écran thermique et l'enveloppe étanche.
La présence d'un tel écran therm ique évite un réchauffement excessif du gaz frigorigène à comprimer par le gaz frigorigène comprimé, ce qui permet d'améliorer le rendement énergétique du compresseur.
Toutefois, lorsque le fluide frigorigène comprimé s'écoule dans le deuxième volume, des gouttelettes d'huile tombent par gravité sur l'écran thermique et ruissellent sur ce dernier jusqu'à atteindre une zone périphérique du deuxième volume où l'huile est piégée du fait que la volute fixe est fixée de manière étanche sur l'enveloppe étanche. Or, étant donné que les vitesses du fluide frigorigène comprimé sont généralement faibles dans cette zone périphérique du deuxième volume, une quantité importante d'huile peut s'accumuler dans le deuxième volume, ce qui peut dégrader les performances du compresseur.
La présente invention vise à remédier à cet inconvénient.
Le problème technique à la base de l'invention consiste à fournir un compresseur frigorifique à spirales qui soit de structure simple, économique et compacte, et qui permette d'améliorer les performances du compresseur.
A cet effet , la présente invention concerne un compresseur frigorifique à spirales comprenant :
- une enveloppe étanche,
- une volute fixe fixée de manière étanche sur l'enveloppe étanche et u ne vol ute mob il e décrivant un mouvement orbital, chaque volute comportant un plateau à partir duquel s'étend une spirale, les spirales des volutes fixe et mobile étant engagées l'une dans l'autre et délimitant des chambres de compression de volume variable,
- une chambre de refoulement délimitée par le plateau de la volute fixe et l'enveloppe étanche,
- un écran thermique en forme de plaque disposé dans la chambre de refoulement et monté sur le plateau de la volute fixe, l'écran thermique divisant la chambre de refoulement en un premier volume délimité par le plateau de la volute fixe et l'écran thermique et en un deuxième volume délimité par l'écran thermique et l'enveloppe étanche,
- au moins un passage d'écoulement agencé pour mettre en communication les premier et deuxième volumes, caractérisé en ce que le passage d'écoulement est délimité au moins en partie par la paroi intérieure de l'enveloppe étanche et le bord périphérique extérieur de l'écran thermique, et en ce que le compresseur comprend en outre :
- au moins un passage de dérivation ménagé dans le plateau de la volute fixe et agencé pour mettre en communication le premier volume avec une chambre de compression intermédiaire, et
- au moins un clapet de dérivation disposé dans le premier volume et associé à un passage de dérivation, chaque clapet de dérivation associé à un passage de dérivation étant mobile entre des positions d'obturation et de libération du passage de dérivation correspondant, et étant conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans la chambre de compression intermédiaire dans laquelle débouche le passage de dérivation correspondant dépasse la pression dans la chambre de refoulement d'une valeur prédéterminée.
La présence d'un tel passage de dérivation et d'un tel clapet de dérivation permet d'assurer, dans des cond itions de fonctionnement non optimales du compresseur autorisant une ouverture dudit clapet de dérivation, par exemple lors des phases de démarrage ou de dégivrage du compresseur dans lesquelles les différence de pression entre les pressions de refoulement et d'aspiration sont faibles, un écoulement d'une partie du fluide frigorigène comprimé à travers ledit passage de dérivation et dans le premier volume, ce qui provoque un moussage de l'huile accumulée dans le premier volume et une piégeage de gouttelettes d'huile dans le fluide frigorigène. Il en résulte qu'au moins une partie de l'huile accumulée dans le premier volume est captée par le fluide frigorigène s'écoulant à travers le passage de dérivation et réintroduite dans le circuit auquel est intégré le compresseur.
Il doit être noté que, dans les conditions de fonctionnement non optimales du compresseur autorisant une ouverture dudit clapet de dérivation, la température de refoulement du fluide frigorigène s'écoulant à travers le passage de dérivation est faible. Ceci, additionné au fait que seulement une faible partie du fluide frigorigène comprimé s'écoule à travers le passage de dérivation, a pour conséquence de limiter le réchauffement du plateau de la volute fixe par le fluide frigorigène s'écoulant à travers le passage de dérivation, et donc l'impact du transfert thermique dû à cette nouvelle circu lation de gaz est négl igeable su r le rendement énergétique du compresseur.
En outre, dans les conditions de fonctionnement optimales du compresseur, le clapet de dérivation est maintenu en position d'obturation. De ce fait, l'intégralité du fluide frigorigène comprimé, qu i présente dans ces conditions de fonctionnement une température de refoulement élevée, s'écoule directement dans le deuxième volume n'affecte pas le rendement énergétique du compresseur.
On entend par cham bre de compression intermédiaire une chambre de compression présentant une pression comprise entre la pression de la première chambre de compression « dite de prise de cylindrée » et la pression de la dernière chambre de compression débouchant dans le conduit de refoulement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur comprend une pluralité de passages de dérivation et une pluralité de clapets de dérivation disposés dans le premier volume et associés chacun à un passage de dérivation.
Avantageusement, le passage d'écoulement a une section adaptée de telle sorte que les vitesses d'entraînement d'huile soient suffisantes pour assurer un bon fonctionnement du compresseur. De plus, ce passage d'écoulement peut présenter une section non constante le long de la périphérie extérieure de l'écran thermique.
De façon avantageuse, le bord périphérique extérieur de l'écran thermique est situé à distance du plateau de la volute fixe.
Avantageusement, chaque clapet de dérivation est monté sur la surface du plateau de la volute fixe tournée vers l'écran thermique.
De façon préférentielle, l e compresseur comprend au moins un clapet de dérivation réal isé sous la forme d 'une lamelle élastiquement déformable entre des positions d'obturation et de libération du passage de dérivation correspondant.
De façon avantageuse, chaque passage de dérivation comprend une première extrémité débouchant dans la chambre de compression intermédiaire correspondante, et une seconde extrémité débouchant dans le premier volume. Préférentiel lement, chaque clapet de dérivation est agencé pour obturer la seconde extrémité du passage de dérivation correspondant lorsqu'il se trouve dans sa position d'obturation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le plateau de la volute fixe présente une paroi périphérique extérieure fixée de manière étanche sur la paroi intérieure de l'enveloppe étanche.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la surface du plateau de la volute fixe tournée vers l'écran thermique présente au moins une surface inclinée de l'intérieur vers l'extérieur et de l'écran thermique vers la volute mobile, et en ce qu'au moins un clapet de dérivation est monté sur ladite surface inclinée.
De préférence, le compresseur comprend :
- un conduit de refoulement, ménagé dans la partie centrale du plateau de la volute fixe, comprenant une première extrémité débouchant dans une chambre de compression centrale et une seconde extrémité destinée à être mise en communication avec la chambre de refoulement,
- un dispositif antiretour monté sur le plateau de la volute fixe au n iveau de la seconde extrém ité du conduit de refoulement, le dispositif antiretour comprenant :
- au moins une ouverture de refoulement agencée pour mettre en commu n ication le condu it de refou lement et la chambre de refoulement,
- un siège de clapet entourant l'ouverture de refoulement, et
- un clapet de refoulement mobile entre une position d'obturation dans laquelle le clapet de refoulement prend appui contre le siège de clapet et obture l'ouverture de refoulement, et une position de libération dans laquelle le clapet de refoulement est éloigné du siège de clapet et libère l'ouverture de refoulement, le clapet de refoulement étant conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans le conduit de refoulement dépasse la pression dans la chambre de refoulement d'une valeur prédéterminée.
Avantageusement, l'écran thermique est monté sur le plateau de la volute fixe de manière à entourer le conduit de refoulement. De préférence, le dispositif antiretour comporte une plaque à clapet comprenant l'au moins une ouverture de refoulement, et sur laquelle est ménagé le siège de clapet.
Selon u n mod e préférentiel de l ' invention , le compresseur comprend d es moyen s d e butée agencés pour limiter l'amplitude de mouvement du clapet de dérivation et/ou du clapet de refoulement vers sa position de libération.
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'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce compresseur.
Fig ure 1 est u ne vue en coupe longitudinale d'un compresseur selon la présente l'invention.
Figure 2 est une vue partielle en coupe, à échelle agrandie, du compresseur de la figure 1 .
Figure 3 est une vue partielle en coupe, à échelle agrandie, d'un compresseur selon une variante de réalisation de l'invention.
Dans la description qui suit, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références dans les différentes formes d'exécution.
La figure 1 décrit un compresseur frigorifique à spirales occupant une position verticale. Toutefois, le compresseur selon l'invention, pourrait occuper une position incl inée, ou une position horizontale, sans que sa structure soit modifiée d'une manière significative.
Le compresseur représenté à la figure 1 comprend une enveloppe étanche délimitée par une virole 2 dont les extrémités supérieure et inférieure sont fermées respectivement par un couvercle 3 et une embase 4. L'assemblage de cette enveloppe peut être réalisé notamment au moyen de cordons de soudure.
La partie intermédiaire du compresseur est occupée par un corps 5 qui sert au montage d'un étage de compression 6. Cet étage de compression 6 comprend une volute fixe 7 comportant un plateau 8 à partir duquel s'étend une spirale fixe 9 tournée vers le bas, et une volute mobile 10 comportant un plateau 1 1 prenant appui contre le corps 5 et à partir duquel s'étend une spirale 12 tou rnée vers l e haut. Les d eux sp irales 9 et 12 des deux volutes s'interpénétrent pour ménager des chambres de compression 13 à volume variable. Le plateau 8 de la volute fixe 7 présente une paroi périphérique extérieure fixée de man ière étanche sur la paroi intérieure de l'enveloppe étanche, et plus particul ièrement sur la paroi intérieure du couvercle 3. Le pl atea u 8 d e l a vo l ute fixe 7 délimite ainsi deux volumes, un volume d'aspiration situé en dessous du plateau de la volute fixe 7, et un volume de compression disposé au-dessus de celui-ci.
La vi rol e 2 com p rend u n e e ntrée d e g az frigo rig èn e (non représentée sur les figures) débouchant dans le volume d'aspiration pour réaliser l'amenée de gaz au compresseur.
Le compresseur comprend un moteur électrique disposé dans le volume d'aspiration. Le moteur électrique comprend un stator 15 au centre d u q u el est d isposé u n rotor 16. Le rotor 16 est sol idaire d'un arbre d'entraînement 17 dont l'extrémité supérieure est désaxée à la façon d'un vilebrequin. Cette partie supérieure est engagée dans une partie 18 en forme de manchon, que comporte la volute mobile 10. Lors de son entraînement en rotation par le moteur, l'arbre d'entraînement 17 entraîne la volute mobile 10 suivant un mouvement orbital.
L'extrémité inférieure de l'arbre d'entraînement 17 entraîne une pompe à hu ile 19 al imentant, à partir d'huile contenue dans un carter 21 délimité par l'embase 4, un conduit d'alimentation en huile 22 ménagé dans la partie centrale de l'arbre d'entraînement.
Le compresseur comprend en outre un conduit de refoulement 23 ménagé dans la partie centrale de la volute fixe 7. Le conduit de refoulement 23 comprend une prem ière extrém ité débouchant dans la chambre de compression centrale 13a et une seconde extrémité destinée à être mise en commun ication avec une chambre de refoulement 24 à haute pression délimitée par l'enveloppe du compresseur et le plateau 8 de la volute fixe 7.
Le compresseur comprend un dispositif antiretour 25. Le dispositif antiretour 25 comporte une plaque à clapet 26 en forme de disque montée sur le plateau 8 de la volute fixe 7 au niveau de la seconde extrémité du conduit de refoulement 23. La plaque à clapet 26 comprend une pluralité d'ouvertures de refoulement 27 agencées pour mettre en communication le conduit de refoulement 23 et la chambre de refoulement 24, et un siège de clapet 28 ménagé sur la surface de la plaque à clapet 26 opposée à la volute fixe 7 et entourant les ouvertures de refoulement 27. Le dispositif antiretour 25 comporte également un clapet de refoulement 29 mobile entre une position d'obturation dans laquelle le clapet de refoulement 29 prend appui contre le siège de clapet 28 et obture les ouvertures de refoulement 27, et une position de libération dans laquelle le clapet de refoulement 29 est éloigné du siège de clapet 28 et libère les ouvertures de refoulement 27. Le clapet de refoulement 29 est conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans le conduit de refoulement 23 dépasse la pression dans la chambre de refoulement 24 d'une valeur prédéterminée correspondant sensiblement à la pression de réglage du clapet de refoulement 29. Le clapet de refoulement 29 est par exemple sensiblement annulaire.
Le compresseur comprend également une plaque de retenue 30 montée sur la plaque à clapet 26 et destinée à servir de butée pour le clapet de refoulement 29 lorsqu'il est dans sa position de libération. La plaque de retenue 30 comprend au moins un orifice de passage 31 agencé pour permettre un écoulement de fluide frigorigène des ouvertures de refoulement 27 vers la chambre de refoulement 24.
Le compresseur comprend en outre un écran thermique 32 en forme de plaque disposé dans la chambre de refoulement 24 et monté sur le plateau 8 de la volute fixe 7 de manière à entourer le conduit de refoulement 23. L'écran thermique 32 divise la chambre de refoulement 24 en un premier volume 33a délimité par le plateau 8 de la volute fixe 7 et l'écran thermique 32 et en un deuxième volume 33b délimité par l'écran thermique 32 et l'enveloppe étanche. L'écran thermique 32 comporte une première portion 32a s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal du compresseur et une deuxième portion 32b prolongeant la première portion et s'étendant de manière inclinée par rapport à la première portion 32a.
Le compresseur comprend également au moins un passage d'écoulement 34 agencé pour mettre en communication les premier et d e ux iè m e vol u m es 33a, 33b. Le passag e d'écoulement 34 est avantageusement annulaire et est délimité par la paroi intérieure de l'enveloppe étanche, le bord périphérique extérieur de l'écran thermique 32 et le plateau de la volute fixe. Il doit être noté que les dimensions du passage d'écoulement 34 peuvent être variables le long de la périphérie extérieure de l'écran thermique 32. Le compresseur comprend en outre deux passages de dérivation 35 agencé pour mettre en communication respectivement le premier volume 33a avec une chambre de compression intermédiaire. Chaque passage de dérivation 35 est formé par un canal de dérivation ménagé dans le plateau 8 de la volute fixe 7 et comprenant une première extrémité débouchant dans une chambre de compression interméd iaire 13b et une seconde extrémité débouchant dans la surface du plateau 8 de la volute fixe 7 tournée du côté de la plaque à clapet 26.
Le compresseur comprend de plus deux clapets de dérivation 36 disposés dans le premier volume 33a. Chaque clapet de dérivation 36 est mobile entre une position d'obturation de l'un des passages de dérivation 35, et une position de libération dudit passage de dérivation. Chaque clapet de dérivation 36 est conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans la chambre de compression intermédiaire 13b dans laquelle débouche le passage de dérivation correspondant dépasse la pression dans la chambre de refoulement 24 d 'une valeu r prédéterminée correspondant sensiblement à la pression de réglage dudit clapet de dérivation 36.
Chaque clapet de dérivation 36 est monté sur la surface du plateau 8 de la volute fixe 7 tournée vers l'écran thermique 32, et est agencé pour obturer la seconde extrémité du passage de dérivation 35 correspondant lorsqu'il se trouve dans sa position d'obturation.
En outre, chaque clapet de dérivation 36 est avantageusement réal isé sous la forme d'une lamelle élastiquement déformable entre une position d'obturation du passage de dérivation correspondant et une position de libération du passage de dérivation correspondant.
Le compresseur comprend également une plaque de retenue 37 associée à chaque clapet de dérivation 36 et destinée à servir de butée pour le clapet de dérivation 36 correspondant lorsqu'il est dans sa position de libération . Avantageusement, chaque plaque de retenue 37 est fixée par vissage sur le plateau de la volute fixe.
Le fonctionnement du compresseur à spirales va maintenant être décrit.
Lorsque le compresseur à spirales selon l'invention est mis en marche, la volute mobile 10 est entraînée par l'arbre d'entraînement 17 suivant un mouvement orbital, ce mouvement de la volute mobile provoquant une admission et une compression de fluide frigorigène dans les chambres de compression à volume variable 13.
Dans des conditions de fonctionnement optimales, chaque clapet de dérivation 36 est soumis, sur sa face tournée vers le plateau 8 de la volute fixe 7, à une pression inférieure à la pression dans la chambre de refoulement 24. Ainsi, lesdits clapets de dérivation 36 sont maintenus dans leur position d'obturation et isolent par conséquent les chambres de compression intermédiaires 13b dans lesquelles débouchent les passages de dérivation 35 correspondants.
De ce fait, la totalité du fluide frigorigène comprimé dans les chambres de compression 13 parvient jusqu'au centre des spirales et s'échappe par le conduit de refoulement 23 en direction de la chambre de refoulement 24 en déplaçant le clapet de refoulement 29 dans sa position de libération, et enfin en s'écoulant axialement à travers les ouvertures de refoulement 27 et l'orifice de passage 31 .
Dans des conditions de fonctionnement non optimales, par exemple en demi-saison, lors d'un démarrage ou encore lors d'un dégivrage du compresseur, chaque clapet de dérivation 36 peut être soumis, sur sa face tournée vers le plateau 8 de la volute fixe 7, à une pression supérieure à la pression dans la chambre de refoulement 24. Dans ce cas de figure, lesdits clapets de dérivation 36 se déforment élastiquement vers leur position de libération et mettent en communication les chambres de compression intermédiaires 13b dans lesquelles débouchent les passages de dérivation 35 correspondants avec le premier volume 33a. Il en résulte ainsi un refoulement vers le premier volume 33a d'une partie du fluide frigorigène comprimé dans les chambres de compression intermédiaires 13b dans lesquelles débouchent les passages de dérivation 35 avant que cette partie du fluide frigorigène ne parvienne jusqu'au centre des spirales.
Ces dispositions permettent d'assurer un léchage de la surface de l'huile accumulée dans le premier volume 33a par le fluide frigorigène, voire un soufflage d'une partie de l'huile accumulée dans le premier volume 33a à travers le passage d'écoulement 34, provoquant une augmentation du taux d'huile dans le fluide frigorigène. Il en résulte qu'une partie de l'huile accumulée dans le premier volume 33a est évacuée en direction de l'orifice de refoulement (non représenté sur les figures) du compresseur par l'intermédiaire du fluide frigorigène. La figure 3 représente une variante de réalisation qui diffère de celle représentée sur les figures 1 et 2 uniquement en ce que l'écran thermique 32 présente une troisième portion 32c prolongeant la deuxième portion 32b et s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal du compresseur. Ces dispositions permettent de réduire la distance séparant l'écran thermique et le plateau de la volute fixe afin de favoriser l'éjection d'un brouillard d'huile à travers le passage d'écoulement 34.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce compresseur, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Compresseur frigorifique à spirales comprenant :
- une enveloppe étanche,
- une volute fixe (7) fixée de manière étanche sur l'enveloppe étanche et une volute mobile (10) décrivant un mouvement orbital, chaque volute (7, 10) comportant un plateau (8, 1 1 ) à partir duquel s'étend une spirale, les spirales des volutes fixe et mobile étant engagées l'une dans l'autre et délimitant des chambres de compression de volume variable,
- une chambre de refoulement (24) délimitée par le plateau (8) de la volute fixe (7) et l'enveloppe étanche,
- un écran thermique (32) en forme de plaque disposé dans la chambre de refoulement et monté sur le plateau de la volute fixe, l'écran thermique divisant la chambre de refoulement en un premier volume (33a) délimité par le plateau de la volute fixe et l'écran thermique et en un deuxième volume (33b) délimité par l'écran thermique et l'enveloppe étanche,
- au moins un passage d'écoulement (34) agencé pour mettre en communication les premier et deuxième volumes,
caractérisé en ce que le passage d'écoulement (34) est délimité au moins en partie par la paroi intérieure de l'enveloppe étanche et le bord périphérique extérieur de l'écran thermique, et en ce que le compresseur comprend en outre :
- au moins un passage de dérivation (35) ménagé dans le plateau (8) de la volute fixe et agencé pour mettre en communication le premier volume (33a) avec une chambre de compression intermédiaire (13b), et
- au moins un clapet de dérivation (36) disposé dans le premier volume (33a) et associé à un passage de dérivation (35), chaque clapet de dérivation associé à un passage de dérivation (35) étant mobile entre des positions d'obturation e t de libération du passage de dérivation (35) correspondant, et étant conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans la chambre de compression intermédiaire dans laquelle débouche le passage de dérivation correspondant dépasse la pression dans la chambre de refoulement (24) d'une valeur prédéterminée.
2. Compresseur selon la revend ication 1 , caractérisé en ce que chaque clapet de dérivation (36) est monté sur la surface du plateau (8) de la volute fixe (7) tournée vers l'écran thermique (32).
3. Compresseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le compresseur comprend au moins un clapet de dérivation réalisé sous la forme d'une lamelle élastiquement déformable entre des positions d'obturation et de libération du passage de dérivation correspondant.
4. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce q u e chaq ue passage de d érivation (35) comprend une première extrémité débouchant dans la chambre de compression intermédiaire (13b) correspondante, et une seconde extrémité débouchant dans le premier volume (33a).
5. Compresseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque clapet de dérivation (36) est agencé pour obturer la seconde extrémité du passage de dérivation (35) correspondant lorsqu'il se trouve dans sa position d'obturation.
6. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le plateau (8) de la volute fixe (7) présente une paroi périphérique extérieure fixée de manière étanche sur la paroi intérieure de l'enveloppe étanche.
7. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface du plateau (8) de la volute fixe (7) tournée vers l'écran thermique (32) présente au moins une surface inclinée de l'intérieur vers l'extérieur et de l'écran thermique vers la volute mobile (10), et en ce q u'au moins un clapet de dérivation est monté sur ladite surface inclinée.
8. Compresseur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le compresseur comprend :
- un conduit de refoulement (23), ménagé dans la partie centrale du plateau (8) de la volute fixe, comprenant une première extrémité débouchant dans une chambre de compression centrale (13a) et une seconde extrémité destinée à être mise en communication avec la chambre de refoulement (24),
- un dispositif antiretour (25) monté sur le plateau de la volute fixe au niveau de la seconde extrémité du conduit de refoulement, le dispositif antiretour comprenant :
- au moins une ouverture de refoulement (27) agencée pour mettre en communication le conduit de refoulement (23) et la chambre de refoulement (24),
- u n s i èg e d e cl a pet (28) entourant l'ouverture de refoulement, et
- un clapet de refoulement (29) mobile entre une position d'obturation dans laquelle le clapet de refoulement prend appui contre le siège de clapet et obture l'ouverture de refoulement, et une position de libération dans laquelle le clapet de refoulement est éloigné du siège de clapet et libère l'ouverture de refoulement, le clapet de refoulement étant conçu pour être déplacé dans sa position de libération lorsque la pression dans le conduit de refoulement dépasse la pression dans la chambre de refoulement d'une valeur prédéterminée.
9. Compresseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'écran thermique (32) est monté sur le plateau (8) de la volute fixe de manière à entourer le conduit de refoulement (23).
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