BE1013938A3 - Compresseur a volutes a bouclier thermique. - Google Patents

Abstract

Un compresseur à volutes (20) comprend une volute non orbitale (24) dans laquelle la base est scellée au boîtier. En fait, la volute non orbitale (24) assure la fonction de l'élément de volute (24) et également la fonction typiquement pourvue par un séparateur. Un bouclier thermique (46) est positionné entre la chambre de pression de décharge (32) et la base de la volute non orbitale (24). Des trajets de fuite sont ménagés pour permettre à du réfrigérant de communiquer entre la chambre de pression de décharge (32) et des espaces (56,58) entre le bouclier thermique (46) et la volute non orbitale (24).

Description

  Compresseur à volutes à bouclier thermique.

  
Arrière-plan de l'invention.

  
La présente invention concerne un compresseur à volutes du type dans lequel la volute non orbitale comprend un dispositif à plaque séparatrice et dans lequel un bouclier thermique est placé au-dessus de la base de la volute non orbitale pour réduire la quantité de chaleur du gaz de pression de décharge qui atteint la volute non orbitale.

  
Les compresseurs réfrigérants modernes sont souvent montés dans une boîte hermétique. Dans ces compresseurs, l'unité de pompe pour comprimer le réfrigérant est positionnée à une extrémité et un moteur pour entraîner l'unité de pompe est positionné à l'autre extrémité. Souvent le réfrigérant sous pression d'aspiration peut circuler sur le moteur, refroidissant celui-ci. Dans ces compresseurs, il devient nécessaire de séparer la chambre de pression d'aspiration de la chambre de pression de décharge. Typiquement, une plaque sépare le boîtier en une chambre de pression d'aspiration et une chambre de pression de décharge.

  
Un type populaire de compresseur moderne est un compresseur à volutes. Un compresseur à volutes comprend une paire d'éléments de volute qui ont chacun une base et une enveloppe généralement en spirale qui s'étend depuis la base. Les enveloppes des deux éléments de volute s'emboîtent pour définir des chambres de compression. Un des éléments de volute est entraîné en orbite par rapport à l'autre et, lors de ce mouvement orbital, les chambres de compression diminuent de volume.

  
Dans les compresseurs à volutes classiques, la volute non orbitale n'est pas scellée contre le boîtier du compresseur. En lieu et place, une plaque séparatrice séparée est positionnée typiquement vers l'extérieur de la base de la volute non orbitale pour séparer le boîtier en chambre de pression d'aspiration et en chambre de pression de décharge. Plus typiquement, une chambre de pression de décharge est formée au-dessus de la plaque séparatrice et la zone en dessous de la plaque séparatrice se trouve à pression d'aspiration.

  
Plus récemment, on a proposé d'incorporer la fonction de séparation à la base de la volute non orbitale. Dans ces compresseurs, la base de la volute non orbitale est scellée au boîtier. La chambre de pression de décharge se trouve donc sur un côté de la base de la volute non orbitale.

  
Dans les compresseurs de réfrigérants, le réfrigérant comprimé atteint souvent des températures relativement élevées. Avec les améliorations des compresseurs à volutes récents dont on traite ci-dessus, ce gaz chaud communique avec l'arrière de la base de la volute non orbitale. La base de la volute peut donc atteindre des températures élevées peu souhaitables, transférant ainsi une quantité considérable de chaleur au côté d'aspiration du compresseur.

  
Résumé de l'invention.

  
Dans une forme de réalisation décrite de l'invention, un compresseur à volutes a un élément de volute orbital et un élément de volute non orbital. On utilise également la volute non orbitale pour séparer un boîtier contenant les deux éléments de volute en chambres de pression d'aspiration et de pression de décharge. La volute non orbitale a de préférence une surface périphérique externe qui est scellée sur une surface périphérique interne du boîtier pour sceller le boîtier et définir les chambres de pression d'aspiration et de pression de décharge. On peut utiliser d'autres manières de sceller la volute non orbitale au boîtier. 

  
Un mince bouclier thermique est installé à l'extérieur de la base de la volute non orbitale pour minimiser la chaleur de la chambre de pression de décharge qui atteint la base de la volute non orbitale.

  
Dans une forme de réalisation préférée, le bouclier thermique peut être un mince bouclier métallique, tel que de l'acier, ou peut être formé d'une matière plastique. On préfère que le bouclier thermique soit positionné entre la chambre de pression de décharge et le point de scellage entre la volute non orbitale et le boîtier.

  
Dans un autre aspect, le bouclier thermique présente des trajets de fuite de telle sorte qu'une partie du réfrigérant sous pression de décharge puisse s'écouler au-delà du bouclier thermique dans des chambres comprises entre le bouclier thermique et la volute non orbitale. Le réfrigérant sous pression de décharge dans ces chambres réduira toute possibilité de vibration ou de bruit en raison d'infimes différences de pression en travers du bouclier thermique.

  
Dans une forme de réalisation, une soupape de sûreté s'étend à travers la base de la volute non orbitale et s'étend à travers le bouclier thermique. L'ouverture du bouclier thermique qui reçoit la soupape est de préférence plus grande que la périphérie externe de la soupape de telle sorte qu'il y ait un espace libre entre la soupape et l'ouverture du bouclier thermique. Cela permet l'assemblage des pièces et offre des passages supplémentaires pour permettre le déplacement dans les chambres du gaz qui équilibre la pression.

  
Le bouclier peut également avoir un trou traversant. C'est la forme de réalisation préférée avec la soupape de sûreté montée du côté aspiration.

  
Dans une autre forme de réalisation, le bouclier thermique entoure un renflement dans la base de la volute non orbitale qui reçoit la soupape antiretour. Il y a soit un espace libre, comme dans la première forme de réalisation, soit le renflement est formé dans une surface externe irrégulière de manière à maintenir les trajets de fuite.

  
La volute non orbitale est de préférence munie d'une surface externe sur la base qui fait face à la chambre de pression de décharge qui a une configuration en convolution pour offrir une résistance structurelle. Dans une forme de réalisation préférée, il y a une nervure centrale radialement externe qui présente des indentations à la fois axialement au-dessous et axialement au-dessus de la nervure centrale. Dans l'invention, ces indentations forment les chambres précitées qui reçoivent le gaz de pression de décharge. En outre, d'autres nervures s'étendent radialement vers l'extérieur et sont incurvées pour supporter la surface interne du bouclier thermique. Les indentations s'étendent entre ces nervures qui s'étendent radialement.

  
On pourra mieux comprendre ces particularités et d'autres particularités de l'invention à la lecture de la spécification et des dessins suivants.

  
Brève description des dessins.

  
La Fig. 1A représente une première forme de réalisation d'un compresseur à volutes.

  
La Fig. 1B est une vue en coupe transversale d'une partie de la forme de réalisation de la Fig. 1A.

  
La Fig. 2 représente une seconde forme de réalisation.

  
La Fig. 3 représente une volute non orbitale de l'invention.

  
La Fig. 4 représente une autre forme de réalisation. 

  
Description détaillée de formes de réalisation préférées.

  
La Fig. 1A représente un compresseur à volutes 20. Le compresseur à volutes 20 comprend une volute orbitale 22 et une volute non orbitale 24. Une coque centrale 26 est fixée à une coque supérieure 28, par exemple par soudage. Un tube de pression de décharge
30 s'étend vers l'extérieur de la coque supérieure 28. Une chambre de pression de décharge 32 est définie dans la coque supérieure 28 et communique avec le tube 30.

  
La volute non orbitale 24 a une base et une enveloppe spiralée qui s'étend depuis la base, de manière connue. Dans la volute non orbitale 24, la base est toutefois scellée à 34 à la périphérie interne de la coque supérieure 28. La base proprement dite peut former un joint de scellage ou l'on peut utiliser un élément de scellage séparé. Un arbre 36 est entraîné par un moteur pour entraîner la volute orbitale 22. Un tube d'aspiration 38 s'étend à travers la coque centrale 26 pour délivrer du réfrigérant à une chambre 40. Le joint de scellage entre la base de la volute non orbitale et la coque supérieure 28 divise l'intérieur du boîtier en chambre de pression de décharge 32 et en chambre de pression d'aspiration 40.

  
Un renflement 42 sur la base reçoit une soupape anti-retour 44, représentée schématiquement. Le réfrigérant est comprimé entre les volutes orbitale et non orbitale 22 et 24 et passe à travers la soupape anti-retour 44 dans la chambre 32.

  
Le gaz dans la chambre 32 est relativement chaud après avoir été comprimé. L'arrière de la base de la volute non orbitale 24 pourrait donc devenir chaud si le gaz dans la chambre 32 devait communiquer librement avec la base. L'invention comprend donc un mince bouclier thermique 46 entre la chambre 32 et la base de la volute non orbitale 24. Un partie cylindrique 48, s'étendant vers le bas, du bouclier thermique repose librement entre une partie périphérique externe 49 de la volute non orbitale 34 et une partie périphérique interne du boîtier 28. En fait, le bouclier thermique peut être ajusté de manière lâche et ne doit pas nécessairement être fixé soit à la volute non orbitale
24 soit au boîtier 28.

  
Le bouclier thermique 46 est représenté recevant une soupape de sûreté 50 qui s'étend à travers la base de la volute non orbitale 24 et également à travers une ouverture 52 du bouclier thermique 46.

  
Comme on peut le voir dans la Fig. 1B, l'ouverture 52 est formée de manière à être plus grande que la périphérie externe de la soupape 50. Du réfrigérant de la chambre 32 peut donc communiquer avec des espaces compris entre la volute non orbitale 24 et le bouclier thermique 46, tels que les espaces 56 et 58. On peut également envisager de petites fuites sur le diamètre interne, sur le diamètre externe ou à d'autres endroits. Ce gaz empêchera le bouclier thermique 46 de fléchir, de vibrer ou de faire autrement un bruit non souhaité dû au déséquilibre de la pression. Ainsi, l'apport de gaz de pression de décharge sur les deux côtés du bouclier thermique 46 garantira que le bouclier thermique ne sera pas sujet à une vibration ou un bruit non souhaité lors du fonctionnement.

  
Comme représenté également, une nervure centrale 54 s'étend autour de la périphérie externe de la base de la volute non orbitale 24. En outre, une nervure 59 s'étendant radialement s'étend et supporte le bouclier thermique 46. De nouveau, le bouclier thermique 46 n'est pas fixé aux nervures 59 ou à une autre structure quelconque de la volute non orbitale 24. En variante, on peut raccorder les deux éléments, par exemple, par des vis. Ainsi, bien que les nervures 59 supportent le bouclier thermique 46 dans une forme de réalisation préférée, le réfrigérant est à même de s'échapper sur la périphérie autour des nervures et dans les indentations et les chambres ou espaces 56 et 58.

  
Une deuxième forme de réalisation 60 est représentée dans la Fig. 2. Dans la deuxième forme de réalisation 60, un renflement 42 est formé pour présenter des saillies 62 qui s'étendent vers l'extérieur. Le bouclier thermique 64 a une ouverture 66 qui entoure le renflement, mais les espaces compris entre les saillies 62 permettent une fuite. En variante, le bouclier pourrait avoir des encoches sur son diamètre interne.

  
Comme représenté sur la Fig. 3, les nervures 59 s'étendant radialement séparent les indentations 56 et 58. La nervure 54 s'étendant en position centrale s'étend autour de la périphérie de la base de la volute non orbitale. Cette structure offre des avantages fonctionnels pour assurer une meilleure stabilité et une meilleure structure à la volute non orbitale. La structure forme toutefois également des poches qui assurent un meilleur fonctionnement du bouclier thermique.

  
La Fig. 4 représente une autre forme de réalisation dans laquelle le couvercle terminal 80 est  positionné par rapport à la volute non orbitale 83 et à la boîte de manivelle 83 comme montré. La coque centrale 86 s'étend vers le haut. Un joint soudé est formé entre une partie 88 s'étendant vers le bas du couvercle terminal 80 et une coque centrale 89 en 90. Le bouclier thermique 92 a une partie 94 s'étendant radialement vers l'extérieur dans une autre partie 96 qui s'étend axialement vers le bas. Les parties 94 et 96 empêchent une rentrée de contaminants de soudure vers le haut dans la coque de compresseur lorsque le couvercle terminal 80 est soudé à la coque centrale 86. En outre, le joint entre le bouclier thermique 92 et le boîtier pourrait être formé dans la partie 94 ou la partie 96.

   Si un espace libre est illustré dans la Fig. 4, il est bien entendu qu'en pratique, il n'y aura pas cet espace libre entre divers composants et que la partie 88 sera de préférence en contact étroit avec la partie 96.

  
Bien que plusieurs formes de réalisation aient été décrites, il est bien entendu que des variantes sont possibles. Par exemple, le bouclier thermique pourrait avoir un joint d'étanchéité sur sa périphérie externe. Le bouclier thermique pourrait être scellé sur le diamètre externe mineur de la volute fixe ou sur la surface supérieure de la volute fixe, par exemple par une partie 94. On pourrait également fixer le bouclier thermique par l'un quelconque des divers procédés. Comme exemple, on pourrait ajuster de manière serrée le bouclier thermique autour du renflement de la soupape anti-retour 42 ou l'ajuster de manière serrée sur sa périphérie externe dans le couvercle terminal. De nouveau, comme mentionné, on pourrait fixer le bouclier thermique par une vis, par exemple.

  
On pourrait également incorporer le bouclier thermique au-dessus d'une plaque séparatrice standard. Ce bouclier thermique offrirait beaucoup des mêmes avantages.

  
Bien qu'on ait décrit une forme de réalisation préférée de l'invention, un expert en la technique admettra que les variantes entreraient dans le cadre de l'invention. C'est pourquoi il convient d'étudier les revendications suivantes pour déterminer le véritable champ d'application et le vrai contenu de l'invention. 

REVENDICATIONS

  
1.- Compresseur à volutes (20) comprenant :

  
un boîtier scellé,

  
un premier élément de volute (24) qui a une base et une enveloppe généralement spiralée qui s'étend depuis ladite base, ladite base étant scellée audit boîtier pour définir une chambre de pression de décharge

  
(32) sur un côté de ladite base et une chambre de pression d'aspiration (40) sur un second côté. de ladite base,

  
un second élément de volute (22) qui a une base et une enveloppe généralement spiralée qui s'étend depuis ladite base, lesdites enveloppes desdits premier et second éléments de volute (24, 22) s'emboîtant pour définir des chambres de compression,

  
un moteur pour l'entraînement dudit second élément de volute (22) en orbite par rapport audit premier élément de volute (24), et

  
un bouclier thermique mince (46) positionné entre ladite base dudit premier élément de volute (24) et ladite chambre de pression de décharge (32).

  
2.- Compresseur à volutes (20) selon la

Claims (1)

1. revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une ouverture (52) pour permettre au gaz de s'écouler de ladite chambre de pression de décharge (32) vers des espaces (56, 58) entre ledit bouclier thermique

   (46) et ladite base dudit premier élément de volute

   (24) .

   3.- Compresseur à volutes (20) selon la revendication 2, caractérisé en ce que au moins une ouverture (52) est ménagée dans ledit bouclier thermique

   (46).

   4.- Compresseur à volutes (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une soupape de sûreté (50) est montée dans la base dudit premier élément de volute (22) et s'étend à travers une ouverture (52) dans ledit bouclier thermique

   (46), ladite ouverture (52) étant plus grande qu'une périphérie externe de ladite soupape de sûreté (50) de telle sorte que du réfrigérant dans ladite chambre de pression de décharge (32) puisse s'échapper à travers ladite ouverture (52) dans lesdits espaces (56, 58).

   5.- Compresseur à volutes (20) selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que ladite base a un orifice de décharge central (66) pour délivrer du réfrigérant des chambres de compression définies entre lesdites enveloppes dans la chambre de pression de décharge (32), ledit orifice de décharge

   (66) définissant un renflement (42) avec une périphérie externe.

   6.- Compresseur à volutes (20) se-on la revendication 5, caractérisé en ce que des passages sont formés entre ledit bouclier thermique (64) et ladite périphérie externe dudit renflement pour permettre au réfrigérant de s'écouler de ladite chambre de pression de décharge (32) dans lesdits espaces (56, 58).

   7.- Compresseur à volutes (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits espaces (56, 58) sont définis par des indentations sur une surface externe de ladite base dudit premier élément de volute (24).

   8.- Compresseur à volutes (20) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la base dudit premier élément de volute (24) a une nervure centrale

   (54) qui s'étend généralement sur la périphérie et des indentations espacées à la fois au-dessus et au-dessous de ladite nervure centrale (54) pour définir lesdits espaces (56, 58).

   9.- Compresseur à volutes (20) selon la revendication 8, caractérisé en ce que des nervures (59) à extension radiale s'étendent entre lesdites indentations.

   10.- Compresseur à volutes (20) selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites nervures

   (59) en extension radiale sont sous-jacentes audit bouclier thermique (46) et le supportent.

   11.- Compresseur à volutes (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bouclier thermique (46) est formé d'un métal.

   12.- Compresseur à volutes (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit bouclier thermique (46) est formé d'une matière plastique.

   13.- Compresseur à volutes (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit boîtier scellé comprend une coque centrale (89) et un couvercle terminal (80), ledit couvercle terminal (80) s'étendant radialement vers l'extérieur et axialement le long de la partie de ladite coque centrale (89) et ledit bouclier thermique (92) ayant une partie qui s'étend axialement le long de ladite partie s'étendant axialement dudit couvercle terminal (80), ladite partie s'étendant axialement dudit bouclier thermique (92) empêchant une entrée d'éclaboussures de soudage lors du soudage dudit couvercle terminal (80) à ladite coque centrale (89).