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MACHINE FRIGORIFIQUE COMPLETEMENT BLINDEE POUR INSTALLATIONS INDUSTRIELLES"
Il est oonnu de construire en un bloc unique et complètement blindé des machines frigorifiques de petite taille telles que les machines frigorifiques de ménage, y compris leur moteur de commande. Les machines de plus grandes dimensions sont souvent, elles aussi, construites en un bloc unique, mais pour elles on a renoncé à l'enveloppement complet du grou- pe compresseur.
A cause de la construction ramassée de l'ensemble de la machine et de la façon dont les divers éléments étaient ,
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assemblés jusqu'à ce jour, il se produit, aussi bien sous le rapport de la transmission de chaleur et des dilatations des pièces exposées à des températures très différentes que-soufi celui du montage et de la fixation des diverses pièces, cer- taines défectuosités qui peuvent donner lieu facilement à de désagréables perturbations de marche.
En vue d'éliminer ces défectuosités, la présente invention prend pour base, à l'intérieur de l'enveloppe, un mode de groupement bien défini de l'ensemble de l'installation mécanique et un mode d'assemblage particulier des diverses pièces, dans lequel le groupe compresseur est lui-même compris dans l'ensemble complètement enfermé; l'invention est carac térisée par un coffre éménagé pour loger l'évaporateur et le condenseur ou liquéfacteur en même temps que pour servir de socle à la machine frigorifique;
afin de constituer une plaque de base solide pour supporter le groupe compresseur, sa struc- ture est raidie, au-dessus de l'ensemble évaporateur-condenseur, par un certain nombre d'entretoises et, à son bord supérieur,il présente une bride servant pour la fixation d'un capot envelop- pant le groupe compresseur, l'espace délimité par le coffre et ce capot étant subdivisé au moyen d'une cloison rapportée sur le coffre par soudure d'une manière telle que l'évaporateur, le condenseur, le moteur de commande et le compresseur avec son réducteur de vitesse soient logés séparément chacun dans une chambre.
En conséquence, suivant ce mode de groupement, l'évaporateur et le condenseur constituent le bâti du bloc mixte tout entier. Les autres éléments, compresseur et train réducteur de vitesse, sont disposés et fixés indépendamment des premiers. Les ouvertures de communication permettant la circu- lation du milieu réfrigérant d'une chambre à l'autre sont per- cées dans les cloisons qui, à leur tour, sont munies de pièces
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intermédiaires élastiques permettant leur libre dilatation.
L'invention va être décrite de façon plus détail- lée en se référant à un exemple d'exécution. La Fig. 1 montre en élévation latérale avec coupe longitudinale partielle la ma- chine frigorifique assemblée en un bloc et complètement blindée; la Fig. 2 est une coupe transversale de la machine frigorifique partiellement vue en élévation, et la Fig. 3 a trait à un détail de construction.
1 désigne un coffre constituant le bâti de la machine frigorifique et qui sert en même temps à loger le condenseur 2 et l'évaporateur 3. Au-dessus de ces deux éléments, le coffre est raidi par un certain nombre d'entretoises 4. Ces entretoises servent de plaque de base rigide pour supporter le groupe compresseur. Le coffre présente à son bord supé- rieur une bride 5 sur laquelle vient se fixer un capot 6 qui entoure le groupe compresseur. L'espace délimité par le coffre et le capot est subdivisé, par des cloisons 7a, b, c rappor- tées sur le coffre par soudure, d'une manière telle que l'é- vaporateur, la condenseur, le moteur de commande 8 et le grou- pe formé par le compresseur 9 et son réducteur de vitesse 10 soient logés séparément, chacun dans une chambre.
L'évaporateur le condenseur et le groupe compresseur sont avantageusement disposés horizontalement ou à peu près et de façon que leurs axes soient parallèles.
11 désigne le raccord d'aspiration qui vient de l'évaporateur, 12 le raccord de refoulement du compresseur qui aboutit au condenseur, 13 un raccord de liaison placé à l'ex- trémité du condenseur et au moyen duquel, grâce à l'effet de ventilation produit par le moteur de commande, des vapeurs de l'agent réfrigérant refroidies dans le condenseur sont aspirées en vue de refroidir le moteur, vapeurs qui sont ensuite ramenées dans le condenseur par le raccord 14. Les raccords de communi-
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cation sont tous reliés aux cloisons 7a, 7b de la chambre inté- ressée, soit du condenseur, soit de l'évaporateur,soit du mo- teur de commando. Pour compenser les dilatations occasionnées par la diversité des températures, les cloisons 7a, 7b sont mu- nies, en des points convenables, de cales élastiques ou bourre- lets de dilatation 15a, h.
De plus, l'épaisseur de la tôle dont sont faites les cloisons est choisie de manière à permettre des dilatations orientées normalement à la tôle, de façon qu'on puisse tenir suffisamment compte également des dilatations in- téressant la tubulure d'aspiration 11, qui est froide, et la tubulure de refoulement 12, qui est chaude.
Les plaques d'extrémité du condenseur et de l'évapo- rateur constituent en même temps les faces de front du coffre 1 et sont soudées de façon étanche aux gaz avec les parois latérales de ce dernier. Le fond 16 du coffre est ondulé (Fig. 2) afin de séparer l'un de l'autre les espaces occupés par le liquide dans le condenseur et dans l'évaporateur et d'éviter ainsi un flux thermique nuisible. Quant aux chambres à vapeur, elles sont calorifugées relativement l'une à l'autre en remplissant d'un calorifuge l'espace compris entre les cloisons 7a et 7b.
Il est utile que les raccordements, en 17 pour le courant destiné au moteur, en 18 pour l'eau de refroidisse- ment et pour l'agent utilisé comme véhicule de froid, en 19 pour le remplissage et la vidange, en 20 pour l'évacuation de l'air, en 21 pour les niveaux d'huile et en 22 pour les niveaux de liquide dans l'évaporateur et le condenseur, soient tous fixés au coffre, afin qu'il ne soit pas nécessaire de les démonter au cas où l'on aurait à enlever le capot.
La soupape de réglage de liquide 23 (Fig.2) interca- lée entre le condenseur et l'évaporateur est construite sous forme d'une soupape à flotteur. L'enveloppe extérieure 24
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est rapportée par soudure sur le côté du coffre et pourvue d'un couvercle amovible 25. La soupape est ainsi accessible aux fins de vérification sans qu'on ait à enlever le capot.
La pompe de circulation 26 qui assure en circuit multiple l'arrosage (non représenté) de l'évaporateur se met en place en l'introduisant depuis le haut avec les supports 27 de ses paliers, à travers la cloison 7a appartenant à l'éva- porateur d'une manière telle que, sans joints boulonnés et sim- plement au moyen de rondelles élastiques 28 ou d'organes équi- valents, elle assure l'étanchéité aux différences de pression des chambres communiquant avec la pompe et des chambres traver- sées par les éléments de support de la pompe.
La roue mobile de la pompe est logée dans une dé- pression du fond de l'évaporateur, augmentant ainsi la hauteur sous laquelle l'agent réfrigérant à mettre en circulation arri- ve en charge. Le fonctionnement de la pompe est assuré par l'ar- bre horizontal du réducteur de vitesse 10. L'agencement de l'ensemble de la pompe verticale est tel que, au montage, il suffit de la suspendre par le haut et de la descendre en place; par son poids propre elle comprime les rondelles élastiques de façon telle que non seulement sa fixation, mais aussi son étan- chéité,soient assurées sans nécessiter ni vis ni boulons de ser- rage.
On peut réduire les pertes calorifiques intérieures d'une telle machine à froid complètement blindée en disposant les divers éléments de façon qu'il ne puisse pas s'établir entre eux de différences de température exagérées. Par exemple,dans le cas d'une évaporation ou d'une liquéfaction en plusieurs étapes, les divers appareils se disposent à côté ou au-dessus les uns des autres dans l'ordre croissant ou décroissant de leurs températures, de façon que l'élément le plus chaud se trouve placé d'un côté et l'élément le plus froid du côté opposé ;
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la chute de température entre deux éléments voisine est ainsi réduite au minimum.
L'assemblage par brides existant entre le coffre 1 et le capot 6, de même que tous les raccordements, sont pour- vus d'un joint hydraulique empêchant l'entrée de l'air et la sortie du gaz. A cette fin, on a prévu des gorges de joint 29 qui sont remplies automatiquement d'agent réfrigérant par un réservoir surélevé 30.
L'évacuation de l'air du groupe est assurée par un groupe auxiliaire monté à côté du groupe principal et composé du moteur 31, du compresseur 32 et du condenseur auxiliaire 33.
Cette évacuation peut s'opérer suivant les besoins, la conduite d'évacuation de l'air 34 étant à cet effet munie d'une soupape 35 agissant automatiquement et à fermeture hydraulique. Lorsque l'évacuation de l'air est terminée, cette soupape interrompt au- tamatiquement la liaison avec la machine principale. De cette manière, on pare à toute rentrée d'air de la conduite d'évacua- tion au groupe principal. Il semble judicieux de construire la pompe à air comme pompe à vide élevé afin de pouvoir, une fois le montage terminé, et la pompe mise en service, s'en servir en même temps pour créer un vide. Alors on peut également opé- rer le remplissage de la machine en y faisant préalablement le vide et en la laissant aspirer automatiquement le liquide qui lui parvient par la conduite 19 d'un réservoir situé en contre- bas.
Dans la conduite d'évacuation de l'air est compris un in- dicateur d'air 36 qui donne à tout instant les conditions existantes relatives à l'air.
Comme le montre schématiquement la Fig. 3, on peut bien disposer le condenseur 2 et l'évaporateur 3 côte à côte, mais en hauteur on peut les placer à des niveaux plus ou moins diff érents. Il en résulte alors que la bride d'assemblage
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et le capot prennent une position inclinée comparativement à la réalisation suivant les Fig. 1 et 2. On peut utilement dis- poser le capot 6 de façon qu'il puisse se rabattre vers le haut.
Dans des installation du type considéré il faut apporter le plus grand soin au calorifugeage des diverses cloi- sons, tout particulièrement pour cette raison que l'ensemble de l'enveloppe est rempli d'agent réfrigérant vaporeux et qu'un calorifugeage par matelas d'air fait complètement défaut. Toute pièce mécanique ou toute cloison située à l'intérieur de la machine et dont la température est inférieure à la température de saturation de la vapeur qui la baigne se transforme en sur- face de condensation. Or, comme la vapeur qui se condense a un très bon coefficient de transmission de la chaleur, il peut en résulter des pertes de chaleur considérables.
C'est en vain qu'on chercherait à protéger de telles surfaces de condensa- tion contre les échanges thermiques par un calorifugeage ordi- naire car, dans la plupart des cas, des matériaux calorifuges normaux très efficaces à l'air libre deviennent pratiquement inefficaces à l'intérieur de la machine. La raison en est que ces matériaux sont presque toujours des substances poreuses qui doivent leurs remarquables propriétés calorifuges précisément à l'air qu'elles emprisonnent sous forme extrêmement divisée.
Mais ces pores, dans une atmosphère de vapeur telle qu'elle existe dans le type de machines considéré, ne sont d'aucune utilité car ils se remplissent de vapeur qui, évidemment, se condense, aux basses températures. La couche isolante s'imbibe complètement de liquide réfrigérant et son pouvoir calorifuge est notablement amoindri. Il n'est pas possible d'empêcher par des imprégnations ce phénomène de se produire dans les matières calorifuges, car presque tous les corps employés à cet effet sont solubles dans les agents réfrigérants, de sorte qu'ils sont chassés de la matière calorifuge par un effet de lavage.
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Suivant une autre particularité de l'invention, on élimine ces divers inconvénients en maintenant, dans l'es- pace occupé par la matière calorifuge, la plus faible pression régnant dans la machine, c'est- à-dire celle qui règne dans l'é- vaporateur. La pression de gaz à l'intérieur des pores de la matière calorifuge est la pression de saturation correspondant à la température la plus basse qui se manifeste dans la machine.
Or, comme la matière calorifuge, par suite de sa position entre des espaces froids et des espaces chauds, a certainement une température supérieure à la température la plus basse qui exis- te dans la machine, il ne peut se produire aucune condensation.
Les pores sont de ce fait remplis de vapeur surchauffée, dont on sait que l'effet calorifuge est excellent.
Dans le cas de la présente construction, la meil- leure manière de réaliser cet effet est d'amener à la pres- sion de l'évaporateur la chambre dans laquelle sont montés le compresseur 9 et le réducteur de vitesse 10, en ménageant une ouverture 37 dans la cloison 7a. Pour les raisons susindiquées, les couches calorifuges 38, qui se trouvent toutes dans cette chambre, ne prennent pas d'humidité et réalisent l'effet pro- tecteur durable désiré. Le moteur demeure sous la pression du condenseur, vu qu'il est avantageux de raccorder le circuit de ventilation du moteur au dit condenseur, de sorte que les ser-- pentins se trouvent refroidis par de l'agent réfrigérant sous la pression du condenseur et que la chaleur des pertes du moteur peut être éliminée directement par l'eau de réfrigéra- tion du condenseur.
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COMPLETELY SHIELDED REFRIGERATION MACHINE FOR INDUSTRIAL INSTALLATIONS "
It is known to build in a single, completely shielded block small-sized refrigerating machines such as household refrigerating machines, including their drive motor. Larger machines are often also built in a single block, but for them the complete envelope of the compressor unit has been dispensed with.
Because of the collected construction of the whole machine and the way the various parts were,
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assembled to date, it occurs, both in terms of heat transmission and expansion of parts exposed to very different temperatures as sufi that of the assembly and fixing of the various parts, some defects which can easily give rise to disagreeable operating disturbances.
In order to eliminate these defects, the present invention takes as its basis, inside the casing, a well-defined grouping method of the entire mechanical installation and a particular assembly method of the various parts, in which the compressor unit is itself included in the completely enclosed assembly; the invention is charac terized by a box moved to house the evaporator and the condenser or liquefier at the same time as to serve as a base for the refrigeration machine;
in order to constitute a solid base plate to support the compressor unit, its structure is stiffened, above the evaporator-condenser assembly, by a number of spacers and, at its upper edge, it has a flange used for fixing a cover enveloping the compressor unit, the space delimited by the case and this cover being subdivided by means of a partition attached to the case by welding in such a way that the evaporator, the condenser, drive motor and compressor with its speed reducer are each housed separately in a chamber.
Consequently, according to this method of grouping, the evaporator and the condenser constitute the frame of the entire mixed unit. The other elements, compressor and gear reducer, are arranged and fixed independently of the first. The communication openings allowing the circulation of the refrigerant medium from one chamber to another are drilled in the partitions which, in turn, are provided with parts.
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elastic intermediates allowing their free expansion.
The invention will be described in more detail with reference to an exemplary embodiment. Fig. 1 shows in side elevation with partial longitudinal section the refrigeration machine assembled in a block and completely shielded; Fig. 2 is a cross section of the refrigeration machine partially seen in elevation, and FIG. 3 relates to a construction detail.
1 designates a box constituting the frame of the refrigeration machine and which serves at the same time to house the condenser 2 and the evaporator 3. Above these two elements, the box is stiffened by a certain number of spacers 4. These spacers serve as a rigid base plate to support the compressor unit. The trunk has at its upper edge a flange 5 on which is fixed a cover 6 which surrounds the compressor unit. The space delimited by the trunk and the bonnet is subdivided by partitions 7a, b, c attached to the trunk by welding, in such a way as the evaporator, the condenser, the control motor 8 and the group formed by the compressor 9 and its speed reducer 10 are housed separately, each in a chamber.
The evaporator, the condenser and the compressor unit are advantageously arranged horizontally or approximately and so that their axes are parallel.
11 designates the suction connection which comes from the evaporator, 12 the discharge connection of the compressor which ends in the condenser, 13 a connecting connection placed at the end of the condenser and by means of which, thanks to the effect ventilation produced by the drive motor, vapors of the refrigerant cooled in the condenser are drawn in with a view to cooling the motor, which vapors are then returned to the condenser via connection 14. The communication fittings
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cation are all connected to the partitions 7a, 7b of the chamber concerned, either of the condenser, or of the evaporator, or of the commando motor. To compensate for the expansions caused by the diversity of temperatures, the partitions 7a, 7b are fitted, at suitable points, with elastic wedges or expansion beads 15a, h.
In addition, the thickness of the sheet from which the partitions are made is chosen so as to allow expansions oriented normally to the sheet, so that sufficient account can also be taken of the expansions involving the suction pipe 11, which is cold, and the delivery pipe 12, which is hot.
The end plates of the condenser and the evaporator at the same time constitute the front faces of the box 1 and are welded in a gas-tight manner with the side walls of the latter. The bottom 16 of the box is corrugated (Fig. 2) in order to separate the spaces occupied by the liquid in the condenser and in the evaporator from one another and thus to avoid harmful heat flow. As for the steam chambers, they are thermally insulated relative to one another by filling the space between the partitions 7a and 7b with an insulator.
It is useful that the connections, at 17 for the current intended for the motor, at 18 for the cooling water and for the medium used as refrigeration vehicle, at 19 for filling and emptying, at 20 for the the air outlet, at 21 for the oil levels and at 22 for the liquid levels in the evaporator and condenser, are all fixed to the case, so that they do not need to be dismantled in case where one would have to remove the hood.
The liquid adjustment valve 23 (Fig. 2) interposed between the condenser and the evaporator is constructed as a float valve. The outer shell 24
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is attached by welding to the side of the trunk and provided with a removable cover 25. The valve is thus accessible for inspection purposes without having to remove the cover.
The circulation pump 26 which provides multiple circuit watering (not shown) of the evaporator is put in place by introducing it from the top with the supports 27 of its bearings, through the partition 7a belonging to the evaporator. - porator in such a way that, without bolted joints and simply by means of spring washers 28 or equivalent members, it seals against pressure differences of the chambers communicating with the pump and of the through chambers. sed by the pump support elements.
The mobile impeller of the pump is housed in a depression in the bottom of the evaporator, thus increasing the height under which the refrigerant to be circulated arrives under charge. The pump is operated by the horizontal shaft of the speed reducer 10. The arrangement of the assembly of the vertical pump is such that, during assembly, it suffices to suspend it from above and lower it. in place; by its own weight it compresses the spring washers in such a way that not only its fixing, but also its tightness, are ensured without requiring any screws or tightening bolts.
The internal heat losses of such a completely shielded cold machine can be reduced by arranging the various elements so that exaggerated temperature differences cannot be established between them. For example, in the case of evaporation or liquefaction in several stages, the various devices are arranged next to or above each other in increasing or decreasing order of their temperatures, so that the the hotter element is placed on one side and the colder element on the opposite side;
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the temperature drop between two neighboring elements is thus reduced to a minimum.
The flange connection existing between the box 1 and the cover 6, as well as all the connections, are provided with a hydraulic seal preventing the entry of air and the exit of gas. For this purpose, gasket grooves 29 are provided which are automatically filled with coolant by an elevated reservoir 30.
The air from the unit is evacuated by an auxiliary unit mounted next to the main unit and composed of the motor 31, the compressor 32 and the auxiliary condenser 33.
This evacuation can take place as required, the air evacuation pipe 34 being provided for this purpose with a valve 35 which acts automatically and with hydraulic closing. When the air evacuation is complete, this valve automatically interrupts the link with the main machine. In this way, any inflow of air from the exhaust duct to the main group is avoided. It seems wise to construct the air pump as a high vacuum pump so that, once assembly is complete and the pump is put into service, it can be used at the same time to create a vacuum. Then the machine can also be filled by first evacuating it and letting it automatically suck up the liquid which reaches it through line 19 from a reservoir situated below.
Included in the air discharge line is an air indicator 36 which gives the existing air conditions at all times.
As shown schematically in FIG. 3, the condenser 2 and the evaporator 3 can be placed side by side, but in height they can be placed at more or less different levels. As a result, the assembly flange
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and the cover take an inclined position compared to the embodiment according to FIGS. 1 and 2. The cover 6 can usefully be arranged so that it can be folded upwards.
In installations of the type in question, the greatest care must be taken in the thermal insulation of the various partitions, especially for this reason that the whole of the casing is filled with vaporous refrigerant and that thermal insulation by mattress of air is completely lacking. Any mechanical part or any partition located inside the machine and the temperature of which is lower than the saturation temperature of the steam which bathes it becomes a condensate surface. However, as the condensing vapor has a very good heat transfer coefficient, considerable heat loss can result.
It is in vain that one would seek to protect such condensing surfaces against heat exchange by ordinary thermal insulation, since in most cases normal thermal insulation materials which are very effective in the open air become practically ineffective. inside the machine. The reason is that these materials are almost always porous substances which owe their remarkable heat-insulating properties precisely to the air which they trap in extremely divided form.
But these pores, in a vapor atmosphere such as it exists in the type of machines considered, are of no use because they fill with vapor which, of course, condenses at low temperatures. The insulating layer is completely imbibed with refrigerant liquid and its heat insulating capacity is significantly reduced. It is not possible to prevent this phenomenon from occurring in heat-insulating materials by impregnations, since almost all the substances used for this purpose are soluble in the coolants, so that they are driven out of the heat-insulating material by a washing effect.
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According to another feature of the invention, these various drawbacks are eliminated by maintaining, in the space occupied by the heat-insulating material, the lowest pressure prevailing in the machine, that is to say that which prevails in the heat-insulating material. 'evaporator. The gas pressure inside the pores of the heat insulating material is the saturation pressure corresponding to the lowest temperature that occurs in the machine.
Now, as the heat-insulating material, owing to its position between cold spaces and hot spaces, certainly has a temperature higher than the lowest temperature which exists in the machine, no condensation can occur.
The pores are therefore filled with superheated steam, the heat-insulating effect of which is known to be excellent.
In the case of the present construction, the best way to achieve this effect is to bring to the pressure of the evaporator the chamber in which the compressor 9 and the speed reducer 10 are mounted, leaving an opening 37 in partition 7a. For the above reasons, the heat insulating layers 38, all of which are in this chamber, do not take up moisture and achieve the desired long-lasting protective effect. The motor remains under the pressure of the condenser, since it is advantageous to connect the ventilation circuit of the motor to the said condenser, so that the coils are cooled by refrigerant under the pressure of the condenser and that the heat from the engine losses can be removed directly by the condenser cooling water.