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" DISPOSITIF DE REFRIGERATION "
La présente invention est relative à un dispo- sitif de réfrigération dans lequel on utilise un liquide réfrigérant et il comprend un évaporateur comportant un certain nombre de chambres, munies chaîne d'un évacuateur servant à entraîner une partie vaporisée du réfrigérant, ainsi que des moyens nouveaux facilitant le fonctionnement sous charges élevées ou faibles.
Lorsqu'une substance non volatile, telle que l'eau, est utilisée comme réfrigérant, un évaporateur re- çoit l'eau à refroidir et la pression dans cet évaporateur est maintenue relativement faible, de sorte que, lorsque l'eau arrive à une température donnée, une partie de celleci est vaporisée immédiatement. De ce fait, une certaine quantité d'eau peut être refroidie dans la mesure nécessaire. La vapeur obtenue par vaporisation doit être enlevée au moyen d'un appareil d'évacuation à grande capacité tel qu'un éjecteur à vapeur débitant, de préférence, dans
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un condenseur.
Un évaporateur avec chambre unique et un seul éjecteur à vapeur suffit pour une charge sensiblement fixe, mais ne convient pas lorsque la charge varie; ceci tient à ce que le poids de la vapeur d'eau débitée par un éjecteur à vapeur ou un appareil à jet de vapeur, à une pression d'aspiration fixe dans l'évaporateur, estsensi- blement constant, quelle que soit la quantité de vapeur utilisée, et l'écoulement de vapeur doit être sous volume réglé tant que la pression d'aspiration (ou la température de l'eau refroidie) dans l'évaporateur et la pression de décharge (ou dans le condenseur) sont constantes. Le jet de vapeur doit être complètement ouvert ou complètement fermé tant que les pressions de fonctionnement restent normales.
Toutefois avec plusieurs chambres d'évaporateur et plusieurs éjecteurs de vapeur, si l'installation peut fonctionner avec tout ou partie des chambres d'évaporateur et de leurs éjecteurs, on peut modifier la charge dans une grande mesure, économiser de la vapeur à charge réduite et la consommation de puissance est réglée sur la quantité d'effet réfrigérant réellement obtenu ,
La présente invention convient particulièrement pour le fonctionnement d'une ou de plusieurs de ces chambres d'évaporateurs à plusieurs chambres et comporte des moyens grâce auxquels toutes les chambres ou une partie seulement, peuvent être mises en service à la demande.
L'invention a pour but de réaliser plusieurs chambres d'évaporateur, réunies chacune de façon indépendante à l'alimentation, et disposées de façon que l'eau à refroidir arrive seulement aux chambres d'évaporateur qui sont en service, l'arrivée de l'eau à l'une quelconque des
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chambres qui n'est pas en service étant arrêtée.
L'invention est encore relative à un dispositif distributeur, de nature telle que l'eau refroidie soit aspirée seulement dans les chambres de l'évaporateur qui sont en service, l'eau des chambres non en service étant automatiquement vidangée de celles-ci, sauf une petite partie qui est arrêtée de façon à fermer la chambre par en dessous jusqu'à ce que le fonctionnement de celle -ci reprenne.
La présente invention est encore relative à un évaporateur à une ou plusieurs chambres dans lequel une partie d'un liquide réfrigérant est vaporisée et une autre chambre commandant le niveau de l'eau refroidie dans toutes ces chambres.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, mais il est évident que de nombreux changements peuvent être apportés au principe de l'invention. La description est faite en se référant au dessin annexé, dans lequel:
La Fig. 1 représente schématiquement un système réfrigérant, selon l'invention, une partie étant en coupe.
La Fig. 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1, en regardant dans la direction des flèches.
La Fig. 3 est une vue analogue suivant la ligne 3-3 de la Fig. 1, en regardant dans la direction des flèches.
L'évaporateur 1 comporte un tuyau dtadmission 2 et un tuyau de sortie 3, et renferme plusieurs chambres 4, 5, 6 et 7 constituées par les parois d'extrémité de l'évaporateur et par des cloisons transversales 8. La vapeur d'eau est retirée au moyen d'appareils d'évacuation tels que des
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éjecteurs à vapeur ou des appareils à jet de vapeur 20, qui retirent la vapeur d'eau des chambres et maintiennent le vide nécessaire pour l'évaporation et le refroidissement.
Cesappareils 20 communiquent avec le dessus des chambres 4, 5, 6 et 7 et la sortie se fait dans un tuyau d'échappement de vapeur 9 allant à un condenseur approprié (non représenté) où la vapeur évacuée et celle utilisée pour l'évacuation sont condensées à une pression un peu plus élevée que dans l'évaporateur 1. Les éjecteurs de vapeur sont alimentés par une canalisation de vapeur commune 10 et peuvent, si on le désire, débiter directement dans un condenseur.
Le tuyau d'alimentation 2 pénètre dans l'évapora- teur et comporte des tronçons 11 dans les différentes chambres. Il peut déboucher dans la chambre 4 par un tuyau vertical relativement petit 12 et dans les autres chambres par des branchements latéraux 13. Le tuyau de sortie 5. est branché sur les fonds des chambres au moyen de branchements verticaux 14 et d'ouvertures 15. La communication entre le conduit 3 et les chambres est toujours libre car il n'y a pas de robinet dans les raccords verticaux. Si une chambre est mise hors service, son contenu est refoulé à l'extérieur,du fait que la pression qui y règne est portée à la pression du condenseur, par suite d'un écoulement en retour par l'appareil à jet de vapeur qui n'est pas en service.
Il y'a, toutefois, une quantité suffisante d'eau arrêtée dans le raccord vertical, branché sur la chambre qui n'est pas en service, pour fermer la sortie de celle-ci et isoler cette chambre.
Lorsque l'un des appareils 20 est fermé, la chambre correspondante communique librement avec le condenseur
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et l'eau qui peut y pénétrer est chauffée par la vapeur venant du condenseur et des autres appareils 20. En conséquence, une partie de l'effet de réfrigération désiré est perdue, pour éviter cette perte, les chambres 5, 6 et 7 sont pourvues de barrages 16 qui, dans ce cas, sont voisins de l'un des côtés et s'étendent longitudinalement entre les parois des chambres. Ces barrages partent du fond et vont vers la partie supérieure. Chacun des barrages, avec les parties intérieures voisines de l'évaporateur, constitue un puisard 18 dans lequel l'eau coule par le branchement voisin 13 situé près du fond.
Une partie de l'eau est vaporisée immédiatement lorsqu'elle passe pardessus le barrage, pour faciliter l'évaporation, il est bon d'avoir plusieurs jets dans chacun des compartiments normalement en service et, dans ce but, chacun des barrages peut comporter des ouvertures 17 près de la partie supérieure, par lesquelles l'eau peut couler. Lorsque l'on arrête la vaporisation et l'évacuation dans une chambre quelconque, la pression du condenseur qui s'exerce sur le liquide qui se trouve dans le puisard de cette chambre empêche la rentrée dans celle-ci de nouvelles quantités de réfrigérant, comme on l'indiquera plus particulièrement ci-dessous.
Chaque chambre comporte une'sortie 19 allant à l'éjecteur de vapeur 20. Ces éjecteurs sont des pièces tubulaires en forme d'L qui communiquent à une extrémité avec les sorties 19 et qui sont branchées à l'extrémité opposée sur le conduit 9. Chaque éjecteur comporte une tuyère de vapeur 21 reliée, par un tuyau 22, à la canalisation de vapeur 10 et chaque branchement comporte un robinet de fer-
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meture 23. L'éjecteur de la chambre 4 est relativement petit et joue un rôle spécial comme on va l'indiquer. Le tuyau d'admission 12 dans la chambre 4 constitue, en fait, un barrage car il monte à partir du fond et si haut que les barrages 16 qui sont tous de préférence à la même hauteur.
L'eau pénètre dans toutes les chambres par les branchements 13 du tube d'admission 2; une partie est vaporisée, la vapeur d'eau est extraite par les éjecteurs à vapeur et est portée à la pression qui règne dans le con- denseur. L'eau refroidie par la vaporisation d'une partie de celle-ci est retirée par le conduit de sortie 5. au moyen d'une pompe appropriée 30. Pendant que les jets de vapeur sont ouverts, la pression dans les chambres est suffisamment faible pour donner uneévaporation relativement rapide, mais, si un jet de vapeur est fermé, la pression absolue dans la chambre sur laquelle ce jet est branché, devient égale à la pression dans le condenseur.
Cette pression abaisse le niveau de l'eau qui arrive dans le puisard 18 en dessous du sommet du barrage ou des ouvertures 17 dans cette chambre et il ne peut plus rentrer d'eau (voir Fig.3).
Les autres chambres qui continuent à fonctionner évacuent le réfrigérant refroidi par le conduit 3, mais la pression du condenseur dans la chambre qui est fermée fait également descendre l'eau dans cette chambre jusqu'en un point situé dans le raccord vertical 14 qui se trouve en dessous de l'ouverture 15 de celui-ci. Les raccords verticaux sont assez hauts pour qu'une certaine quantité d'eau soit arrêtée dans le raccord branché sur la chambre qui n'est pas en service de façon à isoler cette dernière par en
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bas et, en conséquence, la pression du condenseur qui rè- gne dans cette chambre n'arrive à aucune des autres cham- bres, voir la chambre 7, Fig. 1.
En fermant les éjecteurs, d'une ou de plusieurs chambres, suivant le besoin, le dis- positif peut fonctionner avec une charge variant entre de grandes limites, sans perte de puissance.
En pratique, l'appareil doit toujours fonctionner avec les robinets de commande 23 complètement ouverts ou complètement fermés, de façon que chacune des chambres soit complètement en service ou complètement fermée.
Etant donné les caractéristiques des éjecteurs à jet de vapeur, en général, le volume de la vapeur d'eau as- pirée par unéjecteur de vapeur donné, et provenant d'une chambre quelconque, est sensiblement constant, quelle que soit la consommation de vapeur par l'éjecteur. Par suite, la quantité de chaleur enlevée d'une chambre quelconque dans les mêmes conditions, ne varie pas sensiblement, quelle que soit la quantité d'eau qui coule dans la chambre. S'il passe beaucoup d'eau dans une chambre quelconque, l'abais- sement de la température est plus faible que s'il y a moins d'eau, car la quantité de vapeur d'eau évacuée'est sensible- /la même ment/modifiée. (Les indications qui précèdent ne s'appli- et la quan- tité de quent pas à une série d'éjecteurs établis pour des pressions chaleur extraite et des écoulements de vapeur différents).
Par suite, pour n'est pas sensible- économiser de la vapeur à différentes charges, avec des ment @ éjecteurs de type simple, l'évaporateur comporte plusieurs chambres et la commande nécessaire est obtenue au moyen des branchements d'arrivée de vapeur 22 munis de robinets
23. Il est évident que les robinets 23 peuvent fonctionner automatiquement.
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La souplesse de l'appareil dans les conditions pratiques est évidente d'après les exemples ci-dessous.
En général, la quantité d'eau coulant par le tube 2 dans l'évaporateur, varie suivant la charge. En supposant que dans les conditions de charge maxima, les chambres 5, 6 et 7 soient en service, la quantité maxima d'eau est fournie par le tuyau 2, l'eau refroidie quittant l'évaporateur à 8 et, au point d'utilisation, elle est chauffée à 10 .
On supposera que, dans ces conditions de charge, la quantité maxima doive de nouveau être amenée à l'évaporateur et que toutes les chambres sont utilisées pour la refroi- dir de nouveau à 8 . Si toutefois, on a besoin d'une réfrigération moindre, l'écoulement de l'eau peut être réglé seulement aux 2/3 de la quantité maxima. Il suffit alors de deux chambres et comme la quantité de vapeur enlevée de chaque chambre est la même que précédemment,l'eau en moindre quantité sera refroidie à 8 , comme(précédemment.
Si la charge diminue encore, la quantité d'eau peut être réduite au tiers seulement du maximum. Deux jets de vapeur sont arrêtés et deux chambres sont mises hors service. Une chambre unique suffit alors pour refroidir toute l'eau à 8 .
On peut désirer actionner l'appareil sans modifier l'écoulement de l'eau et, comme précédemment, l'eau à pleine charge est refroidie de 10 à 8 . A pleine charge, l'eau réabsorbe suffisamment de chaleur, lorsque l'on désire avoir l'effet de réfrigération, pour que sa température monte à 10 . Lorsque l'eau revient, elle doit maintenant être refroidie en la faisant passer dans les trois chambres 5, 6 et 7. Si, à charge réduite, la même quantité a une température de retour de 9 3, deux chambres sont suf-
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fisantes pour refroidir l'eau à 8 . Quoique la masse de l'eau soit la même que précédemment, on n'enlève, cependant, que 2/3 de la quantité de chaleur primitive. De la même façon, si l'eau est chauffée seulement à 8,6 , une chambre la refroidit à 8 .
Chacun des raccords 13 et des puisards 18 sont suffisamment grands pour laisser passer la quantité d'eau maxima fournie car la conduite 2, mais la vapeur d'eau qui peut être enlevée de chacune des chambres, par l'éjecteur de celle-ci, est toujours la même, quelle que soit la quantité d'eau qui y arrive. Les branchements 14 sont aussi suffisamment grands pour que chacun d'eux permette d'évacuer de l'une des chambres, la quantité d'eau maxima fournie par la conduite 2.
La différence entre le niveau de l'eau dans le raccord vertical 14 d'une chambre qui n'est pas en service, telle que 7, et de l'une quelconque des chambres en service, correspond à la différence de pression absolue entre celle du condenseur et la pression dans l'une des chambres en service. Les raccords verticaux ont tous une hauteur suffisante pour constituer un joint fluide pour l'une quelconque des chambres non en service, comme on l'a dit plus haut.
En pratique, on règle l'évaporateur en fermant une ou plusieurs des chambres 5, 6 et 7. La chambre 4 doit toujours être en service car elle contient un flotteur 29 qui actionne un robinet tournant 26 monté dans le tuyau 2, à l'intérieur de la chambre 4. Le robinet 26 est muni d'un bras 27 et d'une bielle 28 reliée à un levier coudé portant le flotteur de réglage 29. Ce flotteur 29 actionne le robinet 26 de façon que l'eau soit maintenue à un niveau sensiblement constant dans les chambres en fonctionnement, quelle
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que soit la vitesse de l'écoulement.
Si ce niveau diminue, le robinet s'ouvre davantage et lorsque le niveau tend à monter, le robinet tourne vers sa position de fermeture, Le jet de vapeur 20 de la chambre 4 est un peu plus petit que les autres jets de vapeur et maintient le même vide dans cette chambre que dans les autres chambres qui sont en fonctionnement. Ceci est obtenu en faisant arriver une quantité relativement faible d'eau par le petit conduit 12, de façon à avoir sensiblement la même température et la même pression dans la chambre 4 que dans les autres chambres en service, Le tuyau 12 et l'éjecteur 20 de la chambre 4 ont une capacité relativement faible, telle qu'il n'y a pas sensiblement d'effet réfrigérant, leur rôle principal étant de maintenir le niveau d'eau approprié dans les chambres en service.
Chacun des éjecteurs de vapeur 20 retire une quantité constante de vapeur d'eau de chacune des chambres et, par suite, enlève une quantité constante de chaleur de l'eau elle-même, seulement tant que la pression absolue dans la chambre ne varie pas, Cette pression doit être relativement faible de façon à permettre à une partie de l'eau qui arrive d'être vaporisée en entrant. Si la température de l'eau qui arrive tombe en dessous de sa valeur normale de pleine charge, la vaporisation diminue, ce qui permet aux éjecteurs de réduire la pression absolue dans chacune des chambres. Cette pression absolue plus faible donne lieu à une température plus faible pour l'eau refroidie.
Cette chute de pression absolue dans les chambres 5, 6 et 7 peut avoir lieu, par exemple, si l'eau y est ame-
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cédemment comme lorsque la charge diminue, sans modifier ou réduire le nombre de chambres en service, La pression dans les chambres pourrait alors baisser et l'eau serait refroidie à une température inférieure à celle qui est dé- sirée. On évite cela en coupant une ou plusieurs des chambres, maintenant ainsi la pression absolue sensiblement constante dans les autres chambres.
On voit que le fonctionnement des chambres est réglé au choix, au moyen des raccords branchés sur la canalisation d'alimentation en vapeur et munis de robinets 23, la sortie de l'eau refroidie s'effectuant continuellement par la conduite qui communique librement de fa- çon permanente avec les fonds des chambres par les branchements ou raccords verticaux, par suite, l'eau refroidie sort continuellement de la ou des chambres qui sont en service, tandis que l'agent de refroidissement est enlevé de l'autre ou des autres chambres qui peuvent ne pas être en service, ainsi que cela est représenté par la chambre 7 dans la Fig. 1.
Le tuyau 2 qui se trouve à l'extérieur de l'évaporateur est représenté comme comportant une bride permettant de le fixer à. l'évaporateur de façon qu'il débite dans une entrée 31, Il n'y a pas besoin de presse-étoupe ou de garnissage pour la tige 28, comme cela serait nécessaire si le robinet 26 était à l'extérieur de l'évaporateur.
Des cloisons intérieures 8 sont munies d'ouvertures 32, de façon que les bouts de tuyau 11 puissent être fixés au moyen de brides d'extrémité sur ces ouvertures. Le tuyau 12 peut, de même, être fixé au tuyau 2 par une bride placée à son extrémité inférieure et les branchements 13 sont, de même, fixés au barrage 16 autour de l'ouverture 33.
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Bien que l'on ait représenté et décrit ici la forme de réalisation préférée de l'invention, il est évident que de nombreux changements dans la construction et la disposition et le mode de fonctionnement peuvent être apportés sans s'écarter de l'esprit de l'invention qui n'est limité par aucune combinaison des différentes parties.