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Procédé de réfrigération à absorption.
La présente invention est relative à un système de réfrigération à absorption intermittente et, plus spécialement à un réfrigérateur du type à absorption utilisant ce qu'on appelle dans la technique un "circuit à extrémité morte".
Il existe deux types distincts et séparés de systèmes de réfrigération à absorption intermittente, l'un connu sous le nom de ttsystème 1-2-S" et l'autre sous le nom de "système 1-3-2".
Le système 1-2-3 consiste dans son principe en un générateur-absorbeur, un condenseur et un vaporisateur raccordés en un cycle de travail dans l'ordre indiqué.
Le système 1-3-2, ou système à l'extrémité morte" consiste dans son principe en un générateur-absorbeur, un vaporisateur et un condenseur raccordés en un cycle de travail dans l'ordre indiqué.
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Le système 1-2-3 ne se prête pas facilement à une fabrication industrielle satisfaisante, ce qui est dû principalement à l'encombrement du meuble de réfrigération ordinaire.
Dans ce système, le condenseur devrait être placé au-dessus du vaporisateur pour permettre l'écoulement par gravité des produits de condensation dans le vaporisateur. Avec cette disposition du système, il n'est pas possible de refroidir le condenseur par l'air, pour la raison que le condenseur serait moins efficace lorsqu'il est placé dans la partie supérieure du système, que s'il est disposé près du plancher dans l'air plus frais.
On a trouvé que les serpentins de congélation devraient être placés dans la partie supérieure du meuble, afin d'assurer une réfrigération efficace; en disposant le condenseur au-dessus du vaporisateur et des serpentins de congélation, le compartiment de réfrigération serait placé près du plancher, ce qui est incommode et peut provoquer des ennuis.
Afin de remédier à cet inconvénient, il serait nécessaire de donner au meuble une hauteur beaucoup plus grande que celle des éléments standard pour satisfaire aux exigences d'une utilisation domestique.
D'autre part, le système 1-3-2 se prête à un fonctionnement et à une fabrication économiques et efficaces, car le condenseur peut être placé dans tout emplacement convenable dans le meuble, y compris la partie inférieure de celuici, emplacement dans lequel il bénéficie de l'action de l'air frais près du plancher, permettant ainsi que la chambre de réfrigération du meuble soit à une hauteur convenable au-dessus du plancher, de telle sorte que des denrées puissent être facilement introduites ou enlevées sans gêne.
Le système 1-3-2 (qui, pour la commodité, sera désigné ci-après par l'expression "circuit à extrémité mortett)
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n'a pas eu jusqu'ici beaucoup de succès au point de vue commer- cial pour deux raisons importantes ; lapremière étant due au fait que le condenseur constitue l'extrémité morte du circuit.
Antérieurement, tous les systèmes de circuit à extrémité morte ont utilisé un récipient, c'est-à-dire que les vapeurs, après avoir quitté le générateur-absorbeur payaient à travers le vaporisateur jusqu'au récepteur placé à l'extrémité morte, récepteur dans lequel les vapeurs étaient emmagasinées, (sous pression) et lentement condensées dans celui-ci. Toutefois, si la température dans la pièce dans laquelle le réfrigérateur était placé était assez élevée, une condensation suffisante des vapeurs d'ammoniaque était impossible, réduisant de ce fait la charge ramenée au vaporisateur sous la forme d'ammoniaque et laissant le grand volume de vapeurs qui n'était pas condensé revenir, à travers le système, à l'absorbeur-alambic, rendant ainsi le fonctionnement du système extrêmement inefficace.
Le second inconvénient des systèmes antérieurs de circuit à extrémité morte était le défaut d'évacuation correctement réglée qui débarrasserait les tubes de congélation et le vaporisateur de la vapeur d'eau condensée ou de la liqueur faible qui y reste après le cycle de réfrigération sans une perte, par évacuation des produits de condensation. Il y a lieu de remarquer qu'à moins que les tubes de congélation ou le vaporisateur (suivant le procédé utilisé pour refroidir la chambre) soient complètement débarrassés de la liqueur faible,cette liqueur résiduelle augmente ou s'accumule à chaque cycle de réfrigération, jusqu'à ce que le système ne puisse plus fonctionner.
Il est donc essentiel qu'une évacuation ef- fective' se produise au moment voulu pendant le cycle de chauffage, afin d'évacuer la liqueur restant dans les serpentins de
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congélation ou dans le vaporisateur.
Par conséquent, la présente invention a principalement pour objet un système de condensation à extrémité morte, dans lequel les vapeurs et les produits de condensation circulent pour condenser rapidement et efficacement les vapeurs qui entrent dans l'élément de condensation, assurant de ce fait qu'une charge pratiquement complète de produits de condensation revienne au vaporisateur après qu'on a cessé de chauffer le générateur et que la pression a été réduite dans le système.
L'invention a également pour objet un système de condensation à extrémité morte, dans lequel la transmission de la chaleur dans l'atmosphère s'effectue plus rapidement que le chauffage du générateur-absorbeur.
L'invention a encore pour objet un procédé efficace pour évacuer des serpentins de congélation, ou du vaporisateur,. ou des deux, la liqueur faible qui peut y rester après que le cycle de réfrigération a été achevé.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, en référence au dessin annexé dans lequel:
La fig. 1 est une vue montrant l'écoulement dans un système de réfrigération à absorption intermittente et à extrémité morte, auquel sont appliquée les présents perfectionnements.
La fig. 2 montre une variante du système représenté fig. 1.
Les figs. 3 et 4 montrent une variante de la disposition d'une cornue ou alambic secondaire.
La fig. 5 montre une variation du niveau du liquide par rapport au niveau montré fig. 1.
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En se reportant maintenant au dessin, dans lequel les mêmes nombres de référence désignent des parties analogues, on voit que 5 désigne un générateur ou absorbeur-générateur ou à alambic,contenant un fluide binaire, composéde préférence d'ammoniaque et d'eaudans les proportions désirées.
Un brûleur (non représenté), qui peut être de tout type convenable, tel qu'un brûleur à gaz, ou un brûleur à mazout, ou une résistance électrique, est disposé au-dessous ou dans l'absorbeur 5. A partir de la partie inférieure de l'absorbeur 5, et en communication avec celui-ci, s'étend un serpentin de circulation horizontal 6, sur lequel sont fixées des ailettes 7 pour la radiation. La branche descendante 8 de ce serpentin 6 est recourbée en forme d'U et s'étend audessous du plan de la partie horizontale du serpentin 6, la branche ascendante 9 débouchant directement dans l'absorbeur 5.
Le fluide binaire, de préférence une solution d'ammoniaque et d'eau contenu dans l'absorbeur 5 est transformé en vapeurs par l'application de chaleur à l'absorbeur 5. Les vapeurs d'ammoniaque passent par un conduit 10 en forme d'U renversé, qui se termine au fond ou près du fond d'un séparateur 11 à fermeture hydraulique. Un petit puisard 12 est formé dans le fond du séparateur 11, et le conduit 10 se termine dans ce puisard.
Le niveau du liquide dans le séparateur est maintenu approximativement entre la partie supérieure et la partie inférieure de ce séparateur, du fait que le conduit de trop-plein 13 s'étend vers le haut jusqu'à environ mi-hauteur du dit séparateur.
Les vapeurs provenant du conduit 10 s'échappent sous la forme de bulles ou barbotent dans le liquide 14, contenu dans le séparateur 11 et montent dans un conduit 15 par-
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tiellement en forme d'U renversé. Ce conduit 15 se termine dans un rectificateur ou déshydrateur 16, qui est de préférence constitué par des tubes concentriques réunis à leurs extrémités, avec un espace entre eux, de sorte que le rectificateur présente ainsi de grandes surfaces de radiation.
Un conduit d'évacuation de liquide 17, également en forme d'U, a une de ses branches en communication avec le fond du rectificateur 16, et l'autre branche se termine dans le séparateur 11 en un point situé légèrement au-dessus de l'extrémité du conduit 13. Un orifice d'évacuation de vapeurs 18, communique librement avec le rectificateur, en un point situé légèrement au-dessus de la partie inférieure de celui-ci, de façon que les vapeurs entrant dans le rectificateur 16 soient débarrassées de l'humidité entraînée par suite de la condensation sur les grandes surfaces de radiation du rectificateur; l'eau revient au séparateur 11 par le conduit 17, et, de là, par le conduit 13, à l'absorbeur 5. Les vapeurs déshydratées passent par l'orifice d'évacuation 18 et s'écoulent par un conduit 19 qui se termine dans un collecteur de vaporisateur 20.
Ce collecteur est de préférence incliné vers le bas en s'éloignant du point d'admission du conduit 19 et se termine par un dôme 21 formé dans la partie supérieure du vaporisateur 22.
Des branches descendantes parallèles ou tuyaux 23 d'alimentation des serpentins de congélation s'étendent vers le bas à partir du vaporisateur 22 et sont librement en commu- nication avec celui-ci. Plusieurs serpentins de congélation espacés et horizontaux 24, en forme d'U, sont fixés aux tuyaux 23 et communiquent librement avec ceux-ci. Comme représenté, un des tuyaux d'alimentation 23 s'étend au-dessous du serpentin de congélation placé le plus bas, formant ainsi un puisard 25.
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Avec la partie inférieure du collecteur 20 commu- nique un conduit 26, dont l'extrémité opposée communique avec un serpentin de circulation 27 d'un récipient de condensation 28.
Les vapeurs produites passent dans les serpentins de condensation, remplissant complètement ceux-ci, et déterminent une faible somme de condensation lorsque les vapeurs viennent en contact avec les serpentins de congélation froids, après que les vapeurs dans le système ont atteint une pression qui permette la condensation. Par suite de la pression des vapeurs qui augmente dans le système pendant la période ou cycle de production, les vapeurs restantes sont chassées, à travers le conduit 26, dans le serpentin de circulation 27 du récipient de condensation 28, le serpentin de circulation 27 comprend une branche descendante 29, en forme d'U, un tronçon horizon- tal 30, et une branche ascendante 31. Le conduit 26 est diri- gé vers le haut et entre dans le serpentin de circulation à proximité de son tronçon horizontal 30.
Les vapeurs circulent ainsi à travers le serpentin de circulation, et entrent dans le récipient de condensation 28 par la branche ascendante 31; les vapeurs circulant dans le serpentin de circulation étant refroidies se condensent et rem- plissent le serpentin. La pression des vapeurs entraîne les produits de condensation dans le récipient de condensation, créant une circulation constante de produits de condensation et de vapeurs pendant toute la période de chauffage. Des ailet- tes de radiation de chaleur 32a peuvent être fixées au tron- çon horizontal 30 du serpentin de circulation pour constituer une grande surface de radiation assurant un échange rapide de température.
Le condenseur et le serpentin de circulation sont donc d'une extrême importance pour le fonctionnement posi- tif et économique du système.
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La circulation du liquide et des produits de condensation a un rapport direct avec l'augmentation de pression dans le système. A mesure que le générateur-absorbeur est chauffé, la pression dans le système augmente pendant la période de chauffage et continuerait à augmenter, à la condition qu'il n'y ait pas circulation des vapeurs et des produits de condensation dans le condenseur et le serpentin de circulation. Pendant cette partie du cycle et du fait de cette circonstance, le débit de chaleur du condenseur et du serpentin de circulation est plus grand que l'application de chaleur au générateur-absorbeur pendant la même partie du cycle. Malgré qu'on continue à chauffer le générateur-absorbeur, la pression dans le système diminue pendant la dernière partie de la période de chauffage.
A l'expiration du cycle de chauffage, c'est-à-dire quand on cesse de chauffer, les produits de condensation, ou la liqueur riche, emmagasinés dans le récipient de condensation 28, sont chassés, par la pression qui y règne, dans le vaporisateur 22 et les serpentins de congélation 24, par le conduit 26.
Un conduit d'évacuation 32 est renfermé dans un des tuyaux d'alimentation 23, et de préférence dans le tuyau comportant le puisard 25, et il se termine à proximité de la partie inférieure de ce dernier.
Le conduit d'évacuation 32 se prolonge vers le haut à travers le vaporisateur, et est recourbé vers le bas à une hauteur correspondant approximativement au point d'entrée du conduit 19 dans le collecteur 20. Ce conduit d'évacuation 32 se termine dans un tube de plus grand diamètre 33. Avec la partie inférieure du tube 33 communique librement un tronçon 34 du conduit d'évacuation, qui se termine en 35 dans un alambic secondaire 36.
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L'alambic secondaire 36 comprend un tronçon de tuyau incliné passant à travers les parois de l'absorbeur-générateur primaire 5. L'extrémité supérieure de l'alambic secondaire communique avec le conduit de trop-plein 13, tandis que son extrémité inférieure est en communication avec un conduit 37, en forme d'U qui aboutit dans le fond de l'absorbeur 5. Le point d'entrée 35 du tronçon 34 du,conduit d'évacuation est au-dessous du niveau normal élevé du liquide dans l'alambic secondaire 36.
Comme représenté figs.l et 5, le niveau du liquide des alambics primaire et secondaire dépasse les orifices d'entrée des conduits d'évacuation pendant un certain temps après qu'on a commancé à chauffer l'absorbeur 5. A mesure que des vapeurs se dégagent, le niveau du liquide dans les alambics primaire et secondaire descend, mettant finalement le conduit d'évacuation à découvert, comme montré fig. 5. Toutefois, le point d'entrée 35 du tronçon 34 du conduit d'évacuation peut être situé audessous du niveau inférieur du liquide dans les alambics primaire et secondaire.
Un tube d'équilibrage ou de compensation 38 est relié à la branche ascendante 9 du serpentin de circulation 6 et au collecteur 20. La fonction de ce tube 38 est de créer un chemin direct pour les vapeurs, du vaporisateur ou serpentin 6 pendant la période de réfrigération du cycle.
L'action du conduit d'évacuation 34 est d'une importance appréciable pour le fonctionnement satisfaisant du système, et elle sera donc décrite en détail. L'évacuation, sans purger d'une manière excessive les serpentins de congélation 24 pendant la période initiale du cycle de chauffage, est non seulement très désirable, mais, en réalité, absolument nécessaire pour le fonctionnement efficace et économique d'un système de réfrigération à absorption intermittente.
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Comme mentionné précédemment,le point d'entrée 35 du conduit d'évacuation 34 dans l'albic secondaire 36 est audessous du niveau du liquide contenu dans l'absorbeur 5 et l'alambic secondaire pendant une certaine période de temps pendant le cycle de chauffage. On remarquera également que l'extrémité opposée du conduit d'évacuation 32 s'étend vers le bas, à travers le vaporisateur, dans un des tuyaux d'alimentation des serpentins de congélation.
Etant donné qu'une certaine quantité de liqueur résiduelle faible reste dans les serpentins de congélation et dans les tuyaux d'alimentation de ceux-ci après chaque cycle de réfrigération, et que l'extrémité 32 du conduit d'évacuation est plongée dans le puisard à liqueur faible 25, une fermeture hydraulique est établie à chaque extrémité du conduit d'évacuation au commencement du cycle de chauffage; en outre, la liqueur résiduelle faible contenue dans les serpentins de congélation et dans les tuyaux d'alimentation de ceux-ci est relativement froide, tandis que la fermeture dans l'alambic secondaire est assez chaude.
La pression des vapeurs produite dans l'absorbeur 5 pendant la première partie du cycle de chauffage est évidemment plus grande que la pression produite dans l'alambic secondaire pendant la même période. Toutefois, à mesure que la pression sur la liqueur contenue dans les tuyaux d'alimentation des serpentins de congélation et dans l'alambic secondaire augmente, les liquides contenus dans chaque extrémité sont chassés l'un vers l'autre dans le conduit d'évacuation. A mesure que la liqueur s'élève dans les extrémités opposées du conduit d'évacuation, il se produit une différence de niveau et, à mesure que cette différence augmente, une pression plus élevée sur les deux liquides est requise pour continuer à faire monter le liquide.
Au moment de l'obturation des extrémités du conduit
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d'évacuation, une faible pression existe dans l'ensemble du système, mais, à mesure que la pression dans le système augmente la pression dans le conduit d'évacuation ne peut augmenter dans une même proportion, par suite de la résistance créée par les deux colonnes de liquide dans les extrémités du conduit d'évacuation, maintenant ainsi une zone de faible pression à l'intérieur de ce dernier.
Comme mentionné précédemment, il existe une différence de température entre le liquide contenu dans les parties supérieure et inférieure du conduit d'évacuation, la partie ou tron- çon de ce conduit conduisant à l'alambic secondaire étant rempli d'une liqueur ammoniacale riche et assez chaude, tandis que le liquide supérieur provenant du puisard est relativement froid et faible. Par conséquent, à mesure qu'on continue à chauf. fer l'alambic primaire, il se produit une transmission de chaleur au liquide contenu dans l'alambic secondaire, qui a pour effet de dégager des vapeurs du liquide contenu dans ce dernier, ces vapeurs s'élevant dans le tronçon 34 du conduit d'évacuation, remplissant le tronçon intermédiaire et arrivant dans le tube 33.
Le tube 33 agit comme chambre de détente, maintenant ainsi dans les tronçons du conduit d'évacuation une pression relativement faible pendant la première partie du cycle de chauffage.
On remarquera que la hauteur du conduit d'évacuation 34 est plus grande que la hauteur du conduit d'évacuation 32.
Par conséquent, à mesure que la colonne de liquide dans ces deux conduits s'élève, par suite de l'augmentation de pression dans le système, il est évident que le liquide contenu dans le conduit d'évacuation 32 débordera par-dessus la partie supérieure et tombera dans le tube 33, purgeant ainsi les serpentins de congélation 34 et les tuyaux d'alimentation 23.
Si une évacuation ou purgeage complet se produit, le
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conduit d'évacuation 32 est mis à découvert et permet aux vapeurs de remplir les tronçons du conduit, mettant évidemment l'ensemble du système en équilibre de pression et qui restera en équilibre jusqu'à ce que l'entrée du conduit d'évacuation 32 soit à nouveau obturée par du liquide, moment où les pressions dans le système et dans les tronçons du conduit d'évacuation seront en déséquilibre, c'est-à-dire que l'augmentation de pression dans le système pendant le cycle de chauffage se produira plus rapidement que l'augmentation de pression dans les conduits d'évacuation.
Si une évacuation ou purgeage complet ne se produit pas, c'est-à-dire si une évacuation ou purgeage partiel a lieu, le système n'est pas en équilibre et un purgeage ultérieur peut se produire, à la condition qu'une pression suffisante soit produite pour chasser le liquide dans le conduit d'évacuation 32 et dans le tube 33.
Dans l'intervalle, des vapeurs sont produites dans l'alambic secondaire 36, une partie des vapeurs entrant dans le conduit d'évacuation 34 par l'orifice d'entrée 35, et augmentant graduellement la pression dans les tronçons du conduit d'évacuation jusqu'à ce qu'une pression soit produite dans ces derniers qui soit égale à la pression régnant dans le système.
Lorsque ceci se produit, un équilibre de pression est établi dans le système et aucune autre évacuation ne peut avoir lieu.
Un équilibre de pression peut également être obtenu en mettant à découvert l'orifice d'entrée 35 du conduit d'évacuation, par suite du niveau du liquide qui s'abaisse dans les alambics primaire et secondaire, abaissement provoqué par le dé- gagem.ent de vapeurs pendant le cycle de chauffage, comme montré fig. 5.
En se reportant à la fig.3, on voit que l'alambic secondaire 36a peut être disposé à proximité de la partie extérieure de l'alambic primaire, l'échange de température étant as- , suré par le contact de métal contre métal.
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Les personnes au courant de la technique comprendront que la capacité du tube 33 règle la durée de l'évacuation ou purgeage, c'est-à-dire qu'en augmentant la capacité de ce tube, la durée de l'évacuation est avancée ou accélérée, et qu'en réduisant la capacité du dit tube, la durée de l'évacuation ou purgeage est retardée.
D'après cette description, on voit que l'action d'évacuation ou de purgeage peut être contrôlée pour se produire approximativement à une pression prédéterminée, et également pendant que la pression dans le système augmente.
Dans la variante du système représentée figs. 2 et 4, on voit que cette variante a trait aux éléments d'évacuation ou de purgeage, et plus particulièrement à l'alambic secondaire.
L'alambic secondaire 40 comprend un dôme 41 disposé à proximité de l'absorbeur 5 et en communication avec celui-ci par un conduit 42 en forme d'U. Comme représenté, l'alambic secondaire 40 est disposé au-dessous de l'absorbeur 5 et dans la zone de chaleur du brûleur de l'alambic. Le conduit de trop-plein 43 entre dans le dôme 41 au-dessous du niveau supérieur du liquide et sur le côté du dit dôme. L'orifice d'entrée 45 du conduit d'évacuation 44 est situé audessous du niveau supérieur du liquide et le dit conduit 44 entre dans le dôme sur le côté de ce dernier et peut être dirigé vers le bas.
La fonction de ce dispositif d'évacuation est analogue à celui décrit en référence aux figs. 1 et 5, sauf qu'une pression retardée se produit dans la partie supérieure du dôme, pression qui oblige le liquide à descendre au-dessous de l'orifice d'entrée du conduit d'évacuation. Au moment où la fermeture hydraulique descend au-dessous de l'orifice
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d'entrée du conduit d'évacuation, les vapeurs produites dans le dôme sont libérées dans le conduit d'évacuation, et immédiatement après le système est en équilibre de pression et aucune autre évacuation ou purgeage ne peut se produire pendant ce cycle de production.
Une évacuation ou purgeage peut se produire seulement pendant la première partie du cycle de production, ou jusqu'à ce que les vapeurs produites dans le dôme soient suffisantes pour chasser le liquide contenu dans celui-ci audessous du conduit d'évacuation, mettant ainsi à découvert l'orifice d'entrée de ce conduit et permettant de réaliser un système équilibré, c'est-à-dire d'obtenir des pressions égales dans tout le système.
REVENDICATIONS
1.- Un appareil de réfrigération à absorption intermittente de chaleur, comprenant un absorbeur de chaleur, un vaporisateur et un condenseur raccordés en un cycle de travail, des moyens pour ramener la liqueur relativement faible qui a une faible valeur de réfrigération, du vaporisateur à l'absorbeur de chaleur, et des moyens pour freiner automatiquement l'opération consistant à ramener cette liqueur avant de refournir au vaporisateur de la liqueur relativement riche ayant une valeur de réfrigération assez élevée.
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