FR3134152A1 - Un système à compresseurs multiples ayant des soupapes normalement ouvertes dans des raccordements d’équilibrage d’huile - Google Patents

Un système à compresseurs multiples ayant des soupapes normalement ouvertes dans des raccordements d’équilibrage d’huile Download PDF

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Abstract

Le système à compresseurs multiples (7) comprend une pluralité de compresseurs couplés en parallèle (8) ; des conduites de raccordement d’entrée (15) reliées chacune à un raccord d’aspiration de fluide frigorigène d’un compresseur (8) respectif ; des conduites de raccordement de sortie (17) reliées chacune à un raccord de refoulement de fluide frigorigène d’un compresseur (8) respectif ; une conduite d’équilibrage d’huile commune (18) et des conduites de raccordement d’équilibrage (19) reliant chacune la conduite d’équilibrage d’huile commune (18) à un raccordement d’équilibrage d’huile (21) d’un compresseur (8) respectif ; et des soupapes normalement ouvertes à ressort (25) étant agencées chacune dans une conduite de raccordement d’équilibrage respective (19) ou dans un raccordement d’équilibrage d’huile (21) d’un compresseur (8) respectif et étant configurées chacune pour se fermer lorsqu’une différence de pression entre une pression régnant dans le volume basse pression du compresseur (8) respectif et une pression régnant dans la conduite d’équilibrage d’huile commune (18) atteint une valeur prédéterminée. Figure 3

Description

Un système à compresseurs multiples ayant des soupapes normalement ouvertes dans des raccordements d’équilibrage d’huile Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un système à compresseurs multiples, et en particulier à un système de réfrigération à compresseurs multiples.
Arrière-plan de l’invention
De façon connue, un système de réfrigération comprend un circuit de circulation de fluide frigorigène comprenant successivement un condenseur, un dispositif de détente, un évaporateur et un système à compresseurs multiples reliés en série, le système à compresseurs multiples, également appelé système de compresseurs à collecteur, comprenant :
- une pluralité de compresseurs qui sont couplés en parallèle, la pluralité de compresseurs comprenant au moins deux compresseurs, chaque compresseur comprenant une coque de compresseur munie d’un raccord d’aspiration de fluide frigorigène, d’un raccord de refoulement de fluide frigorigène et d’un raccordement d’équilibrage d’huile,
- une conduite d’aspiration commune et des conduites de raccordement d’entrée reliant chacune la conduite d’aspiration commune au raccord d’aspiration de fluide frigorigène d’un compresseur respectif,
- une conduite de refoulement commune et des conduites de raccordement de sortie reliant chacune la conduite de refoulement commune au raccord de refoulement de fluide frigorigène d’un compresseur respectif,
- une conduite d’équilibrage d’huile commune et des conduites de raccordement d’équilibrage reliant chacune la conduite d’équilibrage d’huile commune au raccordement d’équilibrage d’huile d’un compresseur respectif, et
- un dispositif de commande configuré pour commander le fonctionnement du système à compresseurs multiples.
Lorsqu’un tel système à compresseurs multiples fonctionne avec au moins un compresseur qui est à l’arrêt, c’est-à-dire ne fonctionnant pas, tandis qu’au moins deux compresseurs sont en marche, la pression à l’intérieur du volume basse pression du compresseur arrêté augmente considérablement et est supérieure à celle des compresseurs en marche, ce qui amène le gaz frigorigène à s’écouler du compresseur arrêté vers les compresseurs en marche à travers la conduite de raccordement d’équilibrage reliée au compresseur arrêté et à travers la conduite d’équilibrage d’huile commune.
Un tel écoulement de dérivation de gaz, dans la conduite de raccordement d’équilibrage reliée au compresseur arrêté et dans la conduite d’équilibrage d’huile commune, peut empêcher l’huile de quitter un compresseur en marche à travers la conduite de raccordement d’équilibrage respective. Par conséquent, aucun échange d’huile entre les deux compresseurs en marche ne serait possible, ce qui pourrait entraîner un niveau d’huile bas dans l’un des compresseurs en marche et un niveau d’huile excessif dans l’autre compresseur en marche. Des situations similaires peuvent se produire lorsque deux compresseurs sont arrêtés dans un système à compresseurs multiples comprenant quatre compresseurs.
Dans les systèmes ayant seulement deux compresseurs, la pression accrue dans le volume basse pression d’un compresseur arrêté créera à la fois un écoulement de dérivation de gaz frigorigène et un écoulement d’huile depuis le carter d’huile du compresseur arrêté vers le compresseur en marche. Il existe donc un risque de perte d’huile dans le compresseur arrêté et un risque d’augmentation du débit de circulation d’huile (OCR) en raison d’une quantité excessive d’huile dans le compresseur en marche. Des situations similaires peuvent se produire dans des systèmes à compresseurs multiples comprenant trois, quatre compresseurs ou même plus, lorsqu’un seul compresseur fonctionne.
Lorsqu’un compresseur, ayant subi une baisse importante du niveau d’huile, est redémarré ultérieurement, la quantité d’huile contenue dans son carter d’huile peut ne pas être suffisante pour assurer une lubrification appropriée des différentes pièces mobiles dudit compresseur, ce qui peut nuire à l’intégrité dudit compresseur et donc à la fiabilité du système à compresseurs multiples susmentionné.
Le document US10641268 divulgue un système à compresseurs multiples du type susmentionné dans lequel des soupapes électromagnétiques sont respectivement agencées dans les conduites de raccordement d’équilibrage, chaque soupape électromagnétique étant configurée pour isoler le volume basse pression du compresseur respectif de la conduite d’équilibrage d’huile commune sur la base d’un signal de commande émis par un dispositif de commande, qui reçoit des signaux provenant de détecteurs de niveau d’huile individuels situés chacun dans un compresseur respectif.
Le document CN210035940U montre un système à compresseurs multiples similaire ayant des soupapes électromagnétiques agencées chacune dans une conduite de raccordement d’équilibrage respective, chaque soupape électromagnétique étant ouverte ou fermée en fonction de l’état de fonctionnement ou d’arrêt du compresseur respectif.
Une telle configuration des systèmes à compresseurs multiples divulgués dans le document US10641268 ou CN210035940U empêche des écoulements de dérivation de gaz d’aspiration depuis un compresseur inactif, et assure ainsi une bonne égalisation du niveau d’huile dans les carters d’huile des compresseurs en fonctionnement.
Cependant, ces types de soupapes à commande active, y compris leur montage et leur câblage, entraînent une augmentation des coûts pour le système à compresseurs multiples.
Un objet de la présente invention est de fournir un système à compresseurs multiples amélioré qui peut surmonter les inconvénients rencontrés dans des systèmes à compresseurs multiples conventionnels.
En particulier, un objet de la présente invention est de fournir un système à compresseurs multiples avec de bonnes propriétés d’équilibrage d’huile à des coûts réduits.
Selon l’invention un tel système à compresseurs multiples comprend :
- une pluralité de compresseurs qui sont couplés en parallèle, la pluralité de compresseurs comprenant au moins deux compresseurs, chaque compresseur comprenant une coque de compresseur munie d’un raccord d’aspiration de fluide frigorigène, d’un raccord de refoulement de fluide frigorigène et d’un raccordement d’équilibrage d’huile, chaque raccordement d’équilibrage d’huile étant relié fluidiquement à un volume basse pression du compresseur respectif, et en particulier à un carter d’huile du compresseur respectif,
- une conduite d’aspiration commune et des conduites de raccordement d’entrée reliant chacune la conduite d’aspiration commune au raccord d’aspiration de fluide frigorigène d’un compresseur respectif,
- une conduite de refoulement commune et des conduites de raccordement de sortie reliant chacune la conduite de refoulement commune au raccord de refoulement de fluide frigorigène d’un compresseur respectif,
- une conduite d’équilibrage d’huile commune et des conduites de raccordement d’équilibrage reliant chacune la conduite d’équilibrage d’huile commune au raccordement d’équilibrage d’huile d’un compresseur respectif, et
- une pluralité de soupapes normalement ouvertes à ressort associées chacune à un compresseur respectif, chaque soupape normalement ouverte à ressort étant configurée pour occuper une configuration ouverte dans laquelle ladite soupape normalement ouverte à ressort relie fluidiquement le volume basse pression du compresseur respectif à la conduite d’équilibrage d’huile commune et une configuration fermée dans laquelle ladite soupape normalement ouverte à ressort isole au moins partiellement fluidiquement le volume basse pression du compresseur respectif de la conduite d’équilibrage d’huile commune, chaque soupape normalement ouverte à ressort étant configurée pour être déplacée dans la configuration fermée lorsqu’une différence de pression entre une pression régnant dans le volume basse pression du compresseur respectif et une pression régnant dans la conduite d’équilibrage d’huile commune atteint une valeur prédéterminée.
Lors d’un fonctionnement à charge partielle d’un tel système à compresseurs multiples, au moins un compresseur est arrêté et la pression à l’intérieur du volume basse pression dudit compresseur montera. Lorsqu’une différence de pression entre une pression régnant dans le volume basse pression dudit compresseur à l’arrêt et une pression régnant dans la conduite d’équilibrage d’huile commune atteint la valeur prédéterminée, la soupape normalement ouverte à ressort respective se ferme (c’est-à-dire est déplacée dans le configuration fermée) et isole au moins partiellement fluidiquement le compresseur à l’arrêt de la conduite d’équilibrage d’huile commune.
Ainsi, une création d’écoulements de dérivation de gaz d’aspiration à travers la conduite de raccordement d’équilibrage reliée audit compresseur à l’arrêt est empêchée, et une bonne égalisation du niveau d’huile dans les carters d’huile des compresseurs en fonctionnement (lorsque la pluralité de compresseurs comprend trois compresseurs ou plus) est assurée, sans utiliser de soupapes à commande active.
Par conséquent, le système à compresseurs multiples selon la présente invention assure de bonnes propriétés d’équilibrage d’huile à des coûts réduits.
De plus, la prévention de cet écoulement de dérivation depuis un compresseur inactif diminue la surchauffe réelle observée sur le(s) compresseur(s) en marche. En effet, sans les soupapes normalement ouvertes à ressort, le gaz d’aspiration traversant le compresseur inactif chauffe la conduite de raccordement d’équilibrage respective, ce qui entraîne une augmentation de la surchauffe réelle observée sur le(s) compresseur(s) en marche. La réduction de la surchauffe d’aspiration réelle, due à la présence des soupapes normalement ouvertes à ressort, entraîne une réduction de la température de refoulement du fluide frigorigène comprimé et maximise ainsi l’enveloppe opérationnelle du système à compresseurs multiples.
La prévention de cet écoulement de dérivation depuis un compresseur inactif réduit également la dilution d’huile dans ledit compresseur inactif.
De plus, lorsque la pluralité de compresseurs ne comprend que deux compresseurs, un écoulement d’huile depuis le carter d’huile du compresseur arrêté vers le compresseur en marche est empêché. Donc, un risque de perte d’huile dans le compresseur arrêté et un risque d’augmentation du débit de circulation d’huile (OCR) en raison d’une quantité excessive d’huile dans le compresseur en marche sont évités.
Le système à compresseurs multiples peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque soupape normalement ouverte à ressort est configurée pour être déplacée dans la configuration fermée lorsque le compresseur respectif est à l’arrêt tandis qu’au moins l’un des autres compresseurs est en marche.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque soupape normalement ouverte à ressort est configurée pour être déplacée dans la configuration ouverte lorsque le compresseur respectif est en marche.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque soupape normalement ouverte à ressort est agencée dans une conduite de raccordement d’équilibrage respective ou dans un raccordement d’équilibrage d’huile d’un compresseur respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la valeur prédéterminée est comprise entre 5 et 15 mbar, et par exemple est d’environ 10 mbar.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque raccordement d’équilibrage d’huile comprend un orifice de carter d’huile prévu sur la coque de compresseur du compresseur respectif et un raccord d’équilibrage d’huile relié à l’orifice de carter d’huile respectif, chaque conduite de raccordement d’équilibrage étant reliée à un raccord d’équilibrage d’huile respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins l’une des soupapes normalement ouvertes à ressort est agencée à l’intérieur de, c’est-à-dire est insérée dans, l’orifice de carter d’huile du compresseur respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins l’une des soupapes normalement ouvertes à ressort est agencée à l’intérieur de, c’est-à-dire est insérée dans, le raccord d’équilibrage d’huile du compresseur respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque raccord d’équilibrage d’huile comprend une première portion d’extrémité de raccord reliée à l’orifice de carter d’huile respectif et une deuxième portion d’extrémité de raccord éloignée de l’orifice de carter d’huile respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins l’une des soupapes normalement ouvertes à ressort est agencée au niveau de la deuxième portion d’extrémité de raccord du raccord d’équilibrage d’huile du compresseur respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins l’une des soupapes normalement ouvertes à ressort est agencée à l’extérieur de la coque de compresseur du compresseur respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins l’une des conduites de raccordement d’équilibrage comprend une première partie de raccordement tubulaire reliée à la conduite d’équilibrage d’huile commune, et une deuxième partie de raccordement tubulaire reliée au raccordement d’équilibrage d’huile d’un compresseur respectif, la soupape normalement ouverte à ressort respective étant interposée entre lesdites première et deuxième parties de raccordement tubulaires.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque soupape normalement ouverte à ressort comprend :
- un passage d’écoulement de fluide,
- un siège de soupape entourant le passage d’écoulement de fluide respectif, et
- un élément de soupape mobile entre une position fermée dans laquelle l’élément de soupape prend appui contre le siège de soupape respectif et ferme au moins partiellement le passage d’écoulement de fluide respectif et une position ouverte dans laquelle l’élément de soupape est éloigné du siège de soupape respectif et libère le passage d’écoulement de fluide respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le passage d’écoulement de fluide de chaque soupape normalement ouverte à ressort est configuré pour relier fluidiquement le volume basse pression du compresseur respectif à la conduite d’équilibrage d’huile commune.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque élément de soupape est configuré pour être déplacé dans la position fermée lorsqu’une différence de pression entre une pression régnant dans le volume basse pression du compresseur respectif et une pression régnant dans la conduite d’équilibrage d’huile commune atteint une valeur prédéterminée.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque élément de soupape comprend un trou de passage d’huile configuré pour éviter une accumulation excessive d’huile dans un carter d’huile du compresseur respectif lorsque ledit compresseur est à l’arrêt.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque trou de passage d’huile est agencé dans une partie inférieure de l’élément de soupape respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque élément de soupape présente une forme de disque.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque soupape normalement ouverte à ressort comprend en outre une partie de montage munie du siège de soupape respectif et attachée à la conduite de raccordement d’équilibrage respective ou au raccordement d’équilibrage d’huile respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque partie de montage est annulaire.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque élément de soupape est monté pivotant autour d’un axe de pivotement, qui peut s’étendre sensiblement horizontalement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque soupape normalement ouverte à ressort comprend en outre un arbre de support configuré pour supporter l’élément de soupape respectif et auquel est fixé de manière non rotative l’élément de soupape respectif, ledit arbre de support étant monté pivotant sur la partie de montage respective autour de l’axe de pivotement respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque soupape normalement ouverte à ressort comprend en outre un élément de ressort, tel qu’un ressort de torsion, configuré pour solliciter l’élément de soupape respectif vers sa position ouverte.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque élément de ressort comprend une première partie d’extrémité, telle qu’une première branche d’extrémité, configurée pour coopérer avec la partie de montage respective et une deuxième partie d’extrémité, telle qu’une deuxième branche d’extrémité, configurée pour coopérer avec l’élément de soupape respectif, et en particulier avec une première face de l’élément de soupape respectif orientée vers le siège de soupape respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque élément de ressort comprend en outre une partie intermédiaire entourant l’arbre de support respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque partie de montage comprend une encoche de fixation dans laquelle est reçue la première partie d’extrémité de l’élément de ressort respectif.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, chaque élément de soupape est monté coulissant le long d’une direction de déplacement. Avantageusement, chaque soupape normalement ouverte à ressort comprend au moins un élément de guidage, par exemple une tige de guidage, configurée pour guider l’élément de soupape respectif entre ses positions ouverte et fermée.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système à compresseurs multiples comprend un dispositif de commande configuré pour commander le fonctionnement du système à compresseurs multiples, le dispositif de commande étant configuré pour faire fonctionner le système à compresseurs multiples selon une pluralité de configurations de fonctionnement prédéterminées.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la pluralité de configurations de fonctionnement prédéterminées comprend des configurations de fonctionnement à charge partielle où au moins l’un des compresseurs est arrêté tandis que tous les autres compresseurs de la pluralité de compresseurs sont en marche.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque configuration de fonctionnement prédéterminée est configurée pour aboutir à une capacité de sortie prédéterminée pour le système à compresseurs multiples.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de commande est configuré pour commander la pluralité de compresseurs en réponse à une capacité de sortie requise pour le système à compresseurs multiples.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de commande est configuré pour sélectionner une configuration de fonctionnement prédéterminée, parmi la pluralité de configurations de fonctionnement prédéterminées, qui correspond à la capacité de sortie requise pour le système à compresseurs multiples.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la pluralité de configurations de fonctionnement prédéterminées comprend une configuration de fonctionnement à pleine charge où tous les compresseurs de la pluralité de compresseurs sont en marche.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque compresseur comprend un seul raccordement d’équilibrage d’huile.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque conduite de raccordement d’équilibrage comprend une partie de raccordement tubulaire comprenant une première portion d’extrémité reliée au raccordement de conduite d’équilibrage d’huile commun et une deuxième portion d’extrémité reliée à un raccordement d’équilibrage d’huile d’un compresseur respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de montage d’au moins une soupape normalement ouverte à ressort est configurée pour prendre appui contre une surface d’extrémité axiale du raccord d’équilibrage d’huile respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de montage d’au moins une soupape normalement ouverte à ressort est configurée pour prendre appui contre une surface d’extrémité axiale de la deuxième portion d’extrémité d’une partie de raccordement tubulaire respective.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque compresseur de la pluralité de compresseurs est un compresseur à spirales.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chacun desdits compresseurs comprend un carter d’huile situé au niveau d’une partie inférieure de la coque de compresseur respective.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les conduites de raccordement d’entrée ont des dimensions identiques ou similaires. Dans le présent document, « dimensions similaires » signifie qu’un rapport de toute dimension d’une conduite de raccordement d’entrée sur la dimension correspondante de toute autre conduite de raccordement d’entrée est compris entre 0,8 et 1,2, et avantageusement entre 0,9 et 1,1.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque compresseur de la pluralité de compresseurs a une capacité variable, et comprend par exemple un moteur électrique ayant une vitesse variable.
Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque compresseur de la pluralité de compresseurs a une capacité fixe, et comprend par exemple un moteur électrique ayant une vitesse fixe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la pluralité de compresseurs comprend à la fois des compresseurs à capacité variable et des compresseurs à capacité fixe.
Selon un mode de réalisation de l’invention, tous les raccordements d’équilibrage d’huile sont approximativement à la même élévation verticale par rapport à un fond de la coque de compresseur respective. Ladite configuration assure une bonne égalisation des niveaux d’huile dans la pluralité de compresseurs.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la deuxième portion d’extrémité de chaque partie de raccordement tubulaire comprend une face d’extrémité axiale qui est sensiblement en retrait par rapport à une surface interne de la coque de compresseur du compresseur respectif.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la pluralité de compresseurs comprend au moins trois compresseurs.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la pluralité de compresseurs comprend au moins quatre compresseurs.
La présente invention se rapporte également à un système de réfrigération comprenant un circuit de circulation de fluide frigorigène comprenant successivement un condenseur, un dispositif de détente, un évaporateur et un système à compresseurs multiples selon la présente invention reliés en série.
La description détaillée suivante de trois modes de réalisation de l’invention est mieux comprise lorsqu’elle est lue conjointement avec les dessins annexés étant entendu, cependant, que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation spécifiques divulgués.
est une vue schématique d’un système de réfrigération comprenant un système à compresseurs multiples selon un premier mode de réalisation de l’invention.
est une vue en perspective du système à compresseurs multiples de la .
est une vue en perspective du système à compresseurs multiples de la où un compresseur est coupé le long d’un plan de coupe s’étendant à travers un orifice de carter d’huile respectif.
est une vue agrandie d’un détail de la .
est une vue en perspective avant d’une soupape normalement ouverte à ressort du système à compresseurs multiples de la .
est une vue en perspective arrière de la soupape normalement ouverte à ressort de la .
est une vue en coupe transversale de la soupape normalement ouverte à ressort de la .
est une vue en coupe partielle d’un système à compresseurs multiples selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
est une vue en coupe partielle d’un système à compresseurs multiples selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
 Description détaillée de l’invention
La décrit un système de réfrigération 2 comprenant un circuit de circulation de fluide frigorigène 3 comprenant successivement un condenseur 4, un dispositif de détente 5, un évaporateur 6 et un système à compresseurs multiples 7 reliés en série.
Le système à compresseurs multiples 7 comprend une pluralité de compresseurs 8 qui sont couplés en parallèle. La pluralité de compresseurs comprend au moins trois compresseurs 8, et par exemple quatre compresseurs 8.
Chaque compresseur 8 comprend une coque de compresseur 9 munie d’un raccord d’aspiration de fluide frigorigène 11 configuré pour alimenter le compresseur 8 respectif en gaz frigorigène à comprimer et un raccord de refoulement de fluide frigorigène 12 configuré pour refouler le gaz frigorigène comprimé.
Avantageusement, chaque compresseur 8 est un compresseur à spirales, et comprend une unité de compression (non représentée sur les figures) disposée à l’intérieur de la coque de compresseur respective 9 et configurée pour comprimer le gaz frigorigène fourni par le raccord d’aspiration de fluide frigorigène 11 respectif. Chaque unité de compression comprend une volute fixe, qui est fixe par rapport à la coque de compresseur respective 9, et une volute orbitante configurée pour effectuer un mouvement orbital par rapport à la volute fixe respective pendant le fonctionnement du compresseur 8 respectif.
En outre, chaque compresseur 8 comprend un arbre d’entraînement (non représenté sur les figures) qui est orienté verticalement et qui est configuré pour entraîner la volute orbitante respective selon un mouvement orbital, et un moteur électrique (non représenté sur les figures) agencé à l’intérieur de la coque de compresseur respective 9 et couplé à l’arbre d’entraînement respectif de manière à entraîner en rotation l’arbre d’entraînement respectif autour d’un axe de rotation. Chaque compresseur 8 de la pluralité de compresseurs peut avoir une capacité variable, et peut par exemple comprendre un moteur électrique ayant une vitesse variable. Cependant, chaque compresseur 8 de la pluralité de compresseurs peut avoir une capacité fixe, et peut par exemple comprendre un moteur électrique ayant une vitesse fixe.
Chaque compresseur 8 comprend également un carter d’huile 13 situé au niveau d’une partie inférieure de la coque de compresseur respective 9.
Le système à compresseurs multiples 7 comprend en outre une conduite d’aspiration commune 14 et des conduites de raccordement d’entrée 15 reliant chacune la conduite d’aspiration commune 14 au raccord d’aspiration de fluide frigorigène 11 d’un compresseur 8 respectif. Comme le montre la , les conduites de raccordement d’entrée 15 ont des dimensions identiques et peuvent avoir des restrictions d’écoulement identiques. Avantageusement, les conduites de raccordement d’entrée 15 sont sensiblement identiques et s’étendent horizontalement.
Le système à compresseurs multiples 7 comprend également une conduite de refoulement commune 16 et des conduites de raccordement de sortie 17 reliant chacune la conduite de refoulement commune 16 au raccord de refoulement de fluide frigorigène 12 d’un compresseur 8 respectif. Comme le montre la , les conduites de raccordement de sortie 17 ont des dimensions identiques. Avantageusement, les conduites de raccordement de sortie 17 sont sensiblement identiques et s’étendent horizontalement.
En outre, le système à compresseurs multiples 7 comprend une conduite d’équilibrage d’huile commune 18 et des conduites de raccordement d’équilibrage 19, également appelées conduites de branchement d’équilibrage, reliant chacune la conduite d’équilibrage d’huile commune 18 à un raccordement d’équilibrage d’huile 21 prévu sur la coque de compresseur 9 d’un compresseur 8 respectif. La conduite d’équilibrage d’huile commune 18 et les conduites de raccordement d’équilibrage 19 sont en particulier configurées pour relier fluidiquement des volumes basse pression des compresseurs 8, et en particulier des carters d’huile 13 desdits compresseurs 8, et permettre ainsi l’écoulement d’huile entre les compresseurs 8 et l’équilibrage des niveaux d’huile dans les compresseurs 8. Avantageusement, la conduite d’équilibrage d’huile commune 18 et les conduites de raccordement d’équilibrage 19 s’étendent horizontalement, et tous les raccordements d’équilibrage d’huile 21 sont approximativement à la même élévation verticale par rapport à un fond de la coque de compresseur respective 9.
Comme le montre mieux la , chaque raccordement d’équilibrage d’huile 21 comprend un orifice de carter d’huile 22 prévu sur la coque de compresseur 9 du compresseur 8 respectif, et un raccord d’équilibrage d’huile 23 relié à l’orifice de carter d’huile 22 respectif et auquel est reliée la conduite de raccordement d’équilibrage respective 19. Chaque raccord d’équilibrage d’huile 23 est tubulaire et comprend une première portion d’extrémité de raccord 23.1 reliée à l’orifice de carter d’huile 22 respectif et une deuxième portion d’extrémité de raccord 23.2 éloignée de l’orifice de carter d’huile 22 respectif.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 7, chaque conduite de raccordement d’équilibrage 19 comprend une partie de raccordement tubulaire 24 comprenant une première portion d’extrémité 24.1 reliée à la conduite d’équilibrage d’huile commune 18 et une deuxième portion d’extrémité 24.2 reliée au raccord d’équilibrage d’huile 23 respectif.
Le système à compresseurs multiples 7 comprend également des soupapes normalement ouvertes à ressort 25 qui sont agencées chacune dans un raccordement d’équilibrage d’huile 21 d’un compresseur 8 respectif. Chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 est configurée pour s’ouvrir lorsque le compresseur 8 respectif est en marche, de sorte que le volume basse pression du compresseur 8 respectif soit relié fluidiquement à la conduite d’équilibrage d’huile commune 18. Chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 est configurée pour se fermer lorsque le compresseur 8 respectif est à l’arrêt tandis qu’au moins l’un des autres compresseurs 8 est en marche, de sorte que le volume basse pression du compresseur 8 respectif soit isolé au moins partiellement fluidiquement de la conduite d’équilibrage d’huile commune 18 (en d’autres termes, la communication entre le volume basse pression du compresseur 8 respectif et la conduite d’équilibrage d’huile commune 18 est coupée).
Comme le montre mieux les figures 4 à 7, chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 comprend une partie de montage 26 attachée au raccordement d’équilibrage d’huile 21 respectif, et munie d’un passage d’écoulement de fluide 27 et d’un siège de soupape 28 entourant le passage d’écoulement de fluide 27 respectif. Avantageusement, chaque partie de montage 26 est annulaire.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 7, la partie de montage 26 de chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 est insérée dans l’orifice de carter d’huile 22 du compresseur 8 respectif, et est configurée pour prendre appui contre une surface d’extrémité axiale du raccord d’équilibrage d’huile 23 respectif. La partie de montage 26 de chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 peut être par exemple ajustée fermement dans l’orifice de carter d’huile 22 du compresseur 8 respectif.
Chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 comprend en outre un élément de soupape 29 mobile entre une position fermée dans laquelle l’élément de soupape 29 prend appui contre le siège de soupape 28 respectif et ferme le passage d’écoulement de fluide 27 respectif et une position ouverte dans laquelle l’élément de soupape 29 est éloigné du siège de soupape 28 respectif et libère le passage d’écoulement de fluide 27 respectif. Chaque élément de soupape 29 comprend en particulier une première face configurée pour être orientée vers le siège de soupape 28 respectif et une deuxième face opposée à la première face respective.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 7, chaque élément de soupape 29 présente une forme de disque, et est monté pivotant autour d’un axe de pivotement A qui s’étend avantageusement sensiblement horizontalement.
Chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 comprend en outre un arbre de support 31 configuré pour supporter l’élément de soupape 29 respectif et auquel est fixée de manière non rotative une partie supérieure de l’élément de soupape 29 respectif, ledit arbre de support 31 étant monté pivotant sur la partie de montage respective 26 autour de l’axe de pivotement A respectif.
Chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 comprend également un élément de ressort 32, tel qu’un ressort de torsion, configuré pour solliciter l’élément de soupape 29 respectif vers sa position ouverte. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 7, chaque élément de ressort 32 comprend :
- une première partie d’extrémité 32.1, telle qu’une première branche d’extrémité, configurée pour coopérer avec la partie de montage respective 26,
- une deuxième partie d’extrémité 32.2, telle qu’une deuxième branche d’extrémité, configurée pour coopérer avec l’élément de soupape 29 respectif, et en particulier avec la première face de l’élément de soupape 29 respectif qui est orientée vers le siège de soupape 28 respectif, et
- une partie intermédiaire 32.3 entourant l’arbre de support 31 respectif.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 7, chaque partie de montage 26 comprend avantageusement une encoche de fixation 33 dans laquelle est reçue la première partie d’extrémité 32.1 de l’élément de ressort 32 respectif.
L’élément de soupape 29 de chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 est en particulier configuré pour être déplacé dans sa position fermée lorsqu’une différence de pression entre une pression régnant dans le volume basse pression du compresseur 8 respectif et une pression régnant dans la conduite d’équilibrage d’huile commune 18 atteint une valeur prédéterminée qui est comprise entre 5 et 15 mbar, et par exemple de 10 mbar.
Lors d’un fonctionnement à charge partielle du système à compresseurs multiples 7, au moins un compresseur 8 est arrêté (tandis que les autres compresseurs 8 sont en marche) et la pression à l’intérieur du volume basse pression dudit compresseur 8 montera. Lorsqu’une différence de pression entre une pression régnant dans le volume basse pression dudit compresseur 8 à l’arrêt et une pression régnant dans la conduite d’équilibrage d’huile commune 19 atteint la valeur prédéterminée, la pression régnant dans le volume basse pression dudit compresseur 8 à l’arrêt surmonte la force d’ouverture de l’élément de ressort 32 de la soupape normalement ouverte à ressort respective 25 de sorte que l’élément de soupape 29 de ladite soupape normalement ouverte à ressort 25 soit déplacé dans sa position fermée et isole fluidiquement le compresseur à l’arrêt de la conduite d’équilibrage d’huile commune 18.
Ainsi, une création d’écoulements de dérivation de gaz d’aspiration à travers la conduite de raccordement d’équilibrage 19 reliée audit compresseur 8 à l’arrêt est empêchée, et une bonne égalisation du niveau d’huile dans les carters d’huile 13 des compresseurs 8 en fonctionnement est assurée. Par conséquent, le système à compresseurs multiples 7 selon la présente invention assure de bonnes propriétés d’équilibrage d’huile à des coûts réduits.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 7, chaque élément de soupape 29 comprend un trou de passage d’huile 34 agencé dans une partie inférieure de l’élément de soupape 29 respectif. Un tel trou de passage d’huile 34 assure un écoulement d’huile depuis le compresseur 8 respectif lorsque ledit compresseur 8 est à l’arrêt. Ainsi, le trou de passage d’huile 34 prévu sur chaque élément de soupape 29 est configuré pour éviter une accumulation excessive d’huile dans le carter d’huile 13 du compresseur 8 respectif lorsque ledit compresseur 8 est à l’arrêt.
Le système à compresseurs multiples 7 comprend également un dispositif de commande configuré pour commander le fonctionnement du système à compresseurs multiples 7, c’est-à-dire pour commander le fonctionnement (démarrage ou arrêt) de la pluralité de compresseurs et en particulier pour commander quel(s) compresseur(s) 8 de la pluralité de compresseurs est(sont) en fonctionnement. Le dispositif de commande 35 peut par exemple comprendre un microprocesseur et une mémoire.
En particulier, le dispositif de commande 35 est configuré pour faire fonctionner le système à compresseurs multiples 7 selon une pluralité de configurations de fonctionnement prédéterminées. Les configurations de fonctionnement prédéterminées comprennent des configurations marche/arrêt spécifiques desdits compresseurs 8 en fonction de la charge requise, c’est-à-dire la capacité de sortie requise. Avantageusement, chaque configuration de fonctionnement prédéterminée est configurée pour aboutir à une capacité de sortie prédéterminée pour le système à compresseurs multiples 7, et le dispositif de commande 35 est configuré pour commander la pluralité de compresseurs en réponse à une capacité de sortie requise pour le système à compresseurs multiples 7. En particulier, le dispositif de commande 35 est configuré pour sélectionner une configuration de fonctionnement prédéterminée, parmi la pluralité de configurations de fonctionnement prédéterminées, qui correspond à la capacité de sortie requise pour le système à compresseurs multiples 7.
La pluralité de configurations de fonctionnement prédéterminées comprend notamment :
- des configurations de fonctionnement à charge partielle où au moins l’un des compresseurs 8 est arrêté tandis que tous les autres compresseurs 8 de la pluralité de compresseurs sont en marche ;
- des configurations de fonctionnement à charge partielle où au moins deux compresseurs 8 sont arrêtés tandis que tous les autres compresseurs 8 de la pluralité de compresseurs sont en marche ; et
- une configuration de fonctionnement à pleine charge où tous les compresseurs 8 de la pluralité de compresseurs sont en marche.
La représente un système à compresseurs multiples 7 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention qui diffère du mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 7 essentiellement en ce que la partie de montage 26 de chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 est agencée au niveau de la deuxième portion d’extrémité de raccord 23.2 du raccord d’équilibrage d’huile 23 du compresseur 8 respectif. Avantageusement, la partie de montage 26 de chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 est configurée pour prendre appui contre une surface d’extrémité axiale de la deuxième portion d’extrémité 24.2 de la partie de raccordement tubulaire respective 24.
La représente un système à compresseurs multiples 7 selon un troisième mode de réalisation de l’invention qui diffère du mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 7 essentiellement en ce que chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 est agencée à l’extérieur de la coque de compresseur 9 du compresseur 8 respectif, et en particulier dans une conduite de raccordement d’équilibrage respective 19.
Selon ledit troisième mode de réalisation de l’invention, chaque conduite de raccordement d’équilibrage 19 comprend une première partie de raccordement tubulaire 36 reliée à la conduite d’équilibrage d’huile commune 18, et une deuxième partie de raccordement tubulaire 37 reliée au raccordement d’équilibrage d’huile 21 d’un compresseur 8 respectif, la partie de montage 26 de la soupape normalement ouverte à ressort respective 25 étant interposée entre lesdites première et deuxième parties de raccordement tubulaires 36, 37.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention non représenté sur les figures, chaque élément de soupape 29 peut être monté coulissant le long d’une direction de déplacement (par exemple sensiblement parallèle à un axe central du raccordement d’équilibrage d’huile 21 respectif) et entre ses positions ouverte et fermée. Selon un tel mode de réalisation de l’invention, chaque soupape normalement ouverte à ressort 25 peut comprendre au moins un élément de guidage, par exemple une tige de guidage, configuré pour guider l’élément de soupape 29 respectif entre ses positions ouverte et fermée.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d’exemples non limitatifs, mais elle englobe au contraire tous ses modes de réalisation.

Claims (14)

  1. Système à compresseurs multiples (7) comprenant :
    - une pluralité de compresseurs (8) qui sont couplés en parallèle, la pluralité de compresseurs comprenant au moins deux compresseurs (8), chaque compresseur (8) comprenant une coque de compresseur (9) munie d’un raccord d’aspiration de fluide frigorigène (11), d’un raccord de refoulement de fluide frigorigène (12) et d’un raccordement d’équilibrage d’huile (21), chaque raccordement d’équilibrage d’huile (21) étant relié fluidiquement à un volume basse pression du compresseur (8) respectif,
    - une conduite d’aspiration commune (14) et des conduites de raccordement d’entrée (15) reliant chacune la conduite d’aspiration commune (14) au raccord d’aspiration de fluide frigorigène (11) d’un compresseur (8) respectif,
    - une conduite de refoulement commune (16) et des conduites de raccordement de sortie (17) reliant chacune la conduite de refoulement commune (16) au raccord de refoulement de fluide frigorigène (12) d’un compresseur (8) respectif,
    - une conduite d’équilibrage d’huile commune (18) et des conduites de raccordement d’équilibrage (19) reliant chacune la conduite d’équilibrage d’huile commune (18) au raccordement d’équilibrage d’huile (21) d’un compresseur (8) respectif, et
    - une pluralité de soupapes normalement ouvertes à ressort (25) associées chacune à un compresseur (8) respectif, chaque soupape normalement ouverte à ressort (25) étant configurée pour occuper une configuration ouverte dans laquelle ladite soupape normalement ouverte à ressort (25) relie fluidiquement le volume basse pression du compresseur (8) respectif à la conduite d’équilibrage d’huile commune (18) et une configuration fermée dans laquelle ladite soupape normalement ouverte à ressort (25) isole au moins partiellement fluidiquement le volume basse pression du compresseur (8) respectif de la conduite d’équilibrage d’huile commune (18), chaque soupape normalement ouverte à ressort (25) étant configurée pour être déplacée dans la configuration fermée lorsqu’une différence de pression entre une pression régnant dans le volume basse pression du compresseur (8) respectif et une pression régnant dans la conduite d’équilibrage d’huile commune (18) atteint une valeur prédéterminée.
  2. Système à compresseurs multiples (7) selon la revendication 1, dans lequel la valeur prédéterminée est comprise entre 5 et 15 mbar.
  3. Système à compresseurs multiples (7) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque soupape normalement ouverte à ressort (25) est agencée dans une conduite de raccordement d’équilibrage respective (19) ou dans un raccordement d’équilibrage d’huile (21) d’un compresseur (8) respectif.
  4. Système à compresseurs multiples (7) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque raccordement d’équilibrage d’huile (21) comprend un orifice de carter d’huile (22) prévu sur la coque de compresseur (9) du compresseur (8) respectif et un raccord d’équilibrage d’huile (23) relié à l’orifice de carter d’huile (22) respectif, chaque conduite de raccordement d’équilibrage (19) étant reliée à un raccord d’équilibrage d’huile (23) respectif.
  5. Système à compresseurs multiples (7) selon la revendication 4, dans lequel au moins l’une des soupapes normalement ouvertes à ressort (25) est agencée dans l’orifice de carter d’huile (22) du compresseur (8) respectif.
  6. Système à compresseurs multiples (7) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel au moins l’une des soupapes normalement ouvertes à ressort (25) est agencée dans le raccord d’équilibrage d’huile (23) du compresseur (8) respectif.
  7. Système à compresseurs multiples (7) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins l’une des conduites de raccordement d’équilibrage (19) comprend une première partie de raccordement tubulaire (36) reliée à la conduite d’équilibrage d’huile commune (18), et une deuxième partie de raccordement tubulaire (37) reliée au raccordement d’équilibrage d’huile (21) d’un compresseur (8) respectif, la soupape normalement ouverte à ressort respective (25) étant interposée entre lesdites première et deuxième parties de raccordement tubulaires (36, 37).
  8. Système à compresseurs multiples (7) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel chaque soupape normalement ouverte à ressort (25) comprend :
    - un passage d’écoulement de fluide (27),
    - un siège de soupape (28) entourant le passage d’écoulement de fluide (27) respectif, et
    - un élément de soupape (29) mobile entre une position fermée dans laquelle l’élément de soupape (29) prend appui contre le siège de soupape (28) respectif et ferme au moins partiellement le passage d’écoulement de fluide (27) respectif et une position ouverte dans laquelle l’élément de soupape (29) est éloigné du siège de soupape (28) respectif et libère le passage d’écoulement de fluide (27) respectif.
  9. Système à compresseurs multiples (7) selon la revendication 8, dans lequel chaque élément de soupape (29) comprend un trou de passage d’huile (34) configuré pour éviter une accumulation excessive d’huile dans un carter d’huile (13) du compresseur (8) respectif lorsque ledit compresseur (8) est à l’arrêt.
  10. Système à compresseurs multiples (7) selon la revendication 9, dans lequel chaque trou de passage d’huile (34) est agencé dans une partie inférieure de l’élément de soupape (29) respectif.
  11. Système à compresseurs multiples (7) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel chaque soupape normalement ouverte à ressort (25) comprend en outre une partie de montage (26) munie du siège de soupape (28) respectif et attachée à la conduite de raccordement d’équilibrage respective (19) ou au raccordement d’équilibrage d’huile (21) respectif.
  12. Système à compresseurs multiples (7) selon l’une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel chaque élément de soupape (29) est monté pivotant autour d’un axe de pivotement (A).
  13. Système à compresseurs multiples (7) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel chaque compresseur (8) de la pluralité de compresseurs est un compresseur à spirales.
  14. Système de réfrigération (2) comprenant un circuit de circulation de fluide frigorigène (3) comprenant successivement un condenseur (4), un dispositif de détente (5), un évaporateur (6) et un système à compresseurs multiples (7) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13 reliés en série.
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