La présente invention a pour objet un élément de liaison entre les deux volutes d'un compresseur à spirales.

Un compresseur à spirales, encore connu sous le terme de compresseur Scroll, comprend une enveloppe séparée en deux compartiments par un étage de compression, à savoir un compartiment basse pression d'admission de gaz frigorigène, et un compartiment haute pression de gaz comprimé. L'étage de compression comporte deux éléments ou volutes à spirales s'interpénétrant, une volute fixe située du côté du compartiment haute pression, et une volute mobile située du côté du compartiment basse pression ou compartiment d'aspiration du gaz. Les deux volutes délimitent des poches de compression du gaz. La volute mobile est animée d'un mouvement orbital assurant une diminution progressive du volume des poches, se traduisant par la compression du gaz. Le gaz est admis dans les poches, à partir du compartiment basse pression, à l'extérieur des volutes. Le gaz pénètre par au moins un orifice dans les poches délimitées par les spirales des volutes, et est amené par les poches vers le centre de l'étage de compression, d'où il sort par un orifice central, en direction du compartiment haute pression.

Le compartiment basse pression contient un moteur électrique, dont le stator est fixe vis-à-vis de l'enveloppe du compresseur, et dont le rotor porte un arbre, dont une extrémité formant vilebrequin est engagée dans une cavité centrale de la volute mobile. Pour assurer un mouvement orbital de la volute mobile par rapport à la volute fixe, il est prévu un élément de liaison et de guidage encore appelé joint de Oldham. Cet élément de liaison comprend de façon connue un corps annulaire équipé de deux séries de pions dépassant d'au moins un côté du corps, les pions d'une première série étant engagés dans des rainures de la volute fixe et les pions d'une seconde série étant engagés dans des rainures de la volute mobile, pour assurer un mouvement orbital de la volute mobile par rapport à la volute fixe, les faces de contact des pions d'une même série avec les parois des rainures de la volute correspondante étant parallèles et les faces de contact des pions appartenant à deux séries de pions étant perpendiculaires. En fonction de la configuration des volutes fixe et mobile, les deux séries de pions dépassent de part et d'autre du corps annulaire, ou dépassent du même côté du corps annulaire. Dans la technique connue, le corps annulaire possède généralement une section rectangulaire, ou un profil en H, dont les ouvertures

ménagées par les branches du H sont tournées respectivement vers la volute fixe et vers la volute mobile.

Généralement, dans la technique connue, le corps de l'élément de liaison et les pions sont réalisés en une seule pièce en aluminium moulé sous pression, ou en métal fritte. Cette solution présente l'inconvénient que l'élément de liaison manque de rigidité, notamment dans le cas de machines de grandes dimensions.

Il est également connu de réaliser le corps annulaire et les pions sous forme d'une seule pièce en acier, avec l'inconvénient d'un poids excessivement élevé dans le cas de machines importantes.

Le problème technique à résoudre est donc de fournir un élément de liaison possédant une bonne rigidité, qui soit d'un poids raisonnable, et qui permette d'éviter le grippage entre les pions et les rainures vis-à-vis desquels ils se déplacent. A cet effet, l'invention concerne un élément de liaison du type précité, dans lequel le corps annulaire est réalisé en un premier métal d'une densité déterminée et les pions sont réalisés en un second métal léger ayant une densité inférieure à celle du premier métal.

Suivant une forme préférée de l'invention, le corps annulaire est réalisé en acier.

Avantageusement, les pions sont réalisés en aluminium, en alliage à base d'aluminium ou en métal fritte.

Suivant une forme d'exécution de cet élément de liaison, les pions en métal léger ou en métal fritte sont surmoulés sur le corps en acier. Après réalisation, le corps annulaire est placé dans un moule à l'intérieur duquel est réalisé le surmoulage à l'aide de métal léger, tel que de l'aluminium ou un alliage à base d'aluminium. Lorsque les pions sont en métal fritte, le frittage, c'est-à-dire l'agglomération des particules métalliques, peut être réalisé directement sur le corps annulaire. Suivant une autre possibilité, les pions en métal léger peuvent être réalisés en deux parties qui sont fixées l'une à l'autre, par exemple, par boulonnage autour du corps annulaire.

Avantageusement, le corps en acier possède une section tubulaire.

Le fait d'utiliser de l'acier pour la réalisation du corps de l'élément, permet de disposer d'une paroi de faible épaisseur, tout en bénéficiant d'une excellente rigidité, en raison du fait que le corps se présente sous forme d'un profilé, tel qu'un profilé de section tubulaire. Le fait de disposer de pions

réalisés en un métal léger tel que l'aluminium, ou un alliage d'aluminium, permet de limiter les risques de grippage entre les pions et les parois délimitant les rainures ménagées dans la volute fixe et dans la volute mobile.

A titre d'exemple, un corps d'un élément selon l'invention réalisé à l'aide d'un tube d'acier de 12 mm de diamètre avec une épaisseur de paroi de 1 ,35 mm possède le même poids qu'un profilé aluminium en H de 12 mm de large, 10 mm de haut, avec une hauteur des petites branches de 2 mm. Toutefois, la raideur du profilé tubulaire en acier est 43 % plus élevée que celle du profilé en H en aluminium moulé sous pression. En conséquence, il est possible de réaliser des éléments de liaison de grandes dimensions, en réduisant le poids de ceux-ci par rapport à la technique traditionnelle, ou en obtenant une raideur beaucoup plus élevée, à poids égal.

Suivant une forme d'exécution de cet élément de liaison, le corps en acier est constitué par un profilé qui comporte, vu en coupe transversale, un évidement débouchant dans le plan de l'anneau formé par le corps.

Avantageusement, chaque pion possède une forme générale parallélépipédique avec des arêtes arrondies destinées à venir en contact avec les parois de la rainure d'une volute, dans laquelle le pion considéré est guidé. Avantageusement, des patins de glissement sont disposés en regard des pions pour stabiliser le mouvement de l'élément de liaison dans son plan pour améliorer le parallélisme des faces des pions dans les rainures et ainsi assurer une meilleure fiabilité.

Suivant une possibilité, les arêtes des deux faces de chaque pion sont arrondies, le rayon de courbure d'une face non portante contre la paroi d'une rainure étant supérieur à celui d'une face d'appui contre la paroi d'une rainure.

La présence de ces arêtes arrondies permet de réduire la pression de contact (pression de Hertz), donc de limiter les risques de grippage, et par suite de diminuer la raideur requise pour le corps. Il peut être noté qu'il est possible de prévoir des patins de glissement dans les parois des rainures venant en contact avec les pions de l'élément de liaison.

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, deux formes d'exécution de cet élément de liaison.

- Figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un premier élément de liaison disposé entre une volute fixe et une volute mobile d'un compresseur ;

- Figure 2 est une vue en perspective de cet élément de liaison ; - Figure 3 en est une vue de face ;

- Figure 4 est une vue partielle, en coupe d'un pion disposé dans une rainure d'une volute ;

- Figure 5 est une vue en perspective d'un second élément de liaison ; - Figure 6 en est une vue de face.

La figure 1 représente un élément de liaison désigné par la référence générale 2, destiné à être monté entre une volute fixe 3 et une volute mobile 4 d'un compresseur à spirales. Comme montré au dessin, la volute fixe 3 comporte une spirale 5, tandis que la volute mobile 4 comporte une spirale 11 en vis-à-vis. Les spirales respectives 5, 11 des volutes fixe 3 et mobile 4 sont destinées à s'interpénétrer. La volute mobile 4 est équipée dans sa face opposée à celle comportant une spirale, d'un manchon 6 permettant l'engagement du vilebrequin d'un arbre d'entraînement. La volute fixe 3 comporte deux rainures 7 dans le prolongement l'une de l'autre ou ayant leurs axes parallèles, tandis que la volute 4 comporte deux rainures 8 dans le prolongement l'une de l'autre ou ayant leurs axes parallèles.

L'élément de liaison 2 entre les deux volutes 3 et 4 comprend un corps 9 de forme circulaire, constitué par un tube en acier refermé sur lui- même. Sur ce tube, sont fixées, par exemple par surmoulage, deux séries de pions respectivement 10 et 12. Les pions 10, 12 pourraient également être réalisés indépendamment, chacun en une ou plusieurs parties et être fixés sur le corps annulaire, par exemple par vissage. Les deux séries de pions 10 et 12 sont disposées de telle façon que les faces de contact 10a ou 12a des pions 10 ou 12 d'une série soient parallèles et les faces de contact 10a ou 12a, des pions 10 et 12 des deux séries soient perpendiculaires. Les deux pions 10 de la première série dépassent du corps 9, du côté de la volute fixe 3, tandis que les deux pions 12 de la deuxième série, dépassent de l'autre côté du corps 9, en direction de la volute mobile 4. Les pions 10 sont destinés à être engagés dans les rainures 7 de la volute fixe 3, tandis que les pions 12 sont destinés à être engagés dans les rainures 8 de la volute mobile 4. Ainsi, lorsque l'extrémité du vilebrequin d'entraînement décrit un cercle en étant engagée

dans le manchon 6 de la volute mobile, celle-ci décrit un mouvement orbital, sans pouvoir pivoter, du fait du coulissement des pions 10, 12, respectivement dans les rainures 7, 8.

Comme montré au dessin, les pions 10 et 12 présentent une forme générale parallélépipédique. La figure 4 représente un détail d'un pion 10 engagé dans une rainure 7 de la volute fixe. Toutefois cette même description pourrait convenir pour un pion 12 engagé dans une rainure 8 de la volute mobile 4. Lors du mouvement orbital, le pion a tendance à prendre appui contre les parois de la rainure 7 suivant deux de ses arêtes. Afin de limiter les risques de grippage par arc-boutant, les deux arêtes 13 d'appui contre les parois de la rainure sont arrondies. Le rayon de courbure de l'arête 13a qui est située du côté de la face non portante du pion, lorsque le compresseur fonctionne dans son sens normal de rotation, est supérieur au rayon de courbure de l'arête 13 située du côté de la face portante. Cet arrondi est particulièrement utile pour éviter les risques de grippage lors d'une marche à l'envers du compresseurs, ou lors d'un fonctionnement sans charge. Cette limitation du risque de grippage, permet de réduire la raideur nécessaire pour le corps 9, et par suite de réduire la quantité de matière utilisée pour la réalisation du corps. Les autres arêtes 14 du pion, ne supportant pas de charge pourraient également être arrondies.

Des patins 15 sont disposés sur la face des pions opposée à celle engagée dans une rainure pour stabiliser le mouvement de l'élément mécanique de guidage dans son plan. En effet, chaque patin 15 d'un pion 10 prend appui sur une plaque de base 16 de la volute mobile 4 dans laquelle sont ménagées deux rainures 8 destinées à recevoir les deux pions 12. Pour sa part, chaque patin 15 d'un pion 12 prend appui sur une plaque de base 17 de la volute fixe 3 dans laquelle sont ménagées deux rainures 7 destinées à recevoir les deux pions 10.

Les figures 5 et 6 représentent un autre élément de liaison, respectivement vu en perspective et vu de face. Dans cet élément de liaison, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que précédemment.

Dans cette forme d'exécution, le corps annulaire 9 est constitué par un profilé, par exemple en acier, qui comporte, vu en coupe transversale, un évidement 19 débouchant dans le plan de l'anneau ou perpendiculairement à celui-ci.

Cet élément de liaison se distingue également du précédent, en ce que les pions 10, 12 font sailli du même côté du corps annulaire 9, les pions 12 étant cependant moins haut que les pions 10. Cet agencement résulte d'une structure correspondante, des volutes fixe et mobile, non représentées au dessin.

Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante, en fournissant un élément de liaison entre les deux volutes d'un compresseur à spirales, permettant de disposer d'une excellente raideur du corps, tout en limitant le poids de l'élément. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cet élément de liaison qui a été décrit avec un corps de forme tubulaire, elle en embrasse au contraire, toutes les variantes de réalisation.