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" Bouilleur-absorbeur pour appareils frigorifiques à absorp- tion ou à adsorption et procédé pour le remplir lors de sa fabrication ".
La présente invention concerne des bouilleurs-absor- . beurs ou bouilleurs-adsorbeurs qui sont destinés aux app'a- reils frigorifiques à absorption ou à adsorption et qui contiennent un sel sec ou une autre substance solide capable d'absorber ou d'adsorber un agent ou produit réfrigérant gazeux et de la recéder par échauffement.
L'invention concerne un outre un procédé pour remplir de sel ces bouilleurs-absorbeurs pendant la fabrication.
Pour la simplicité les mots absorption et absorbeur signifieront aussi ci-après adsorption et adsorbeur.
Dans les bouilleurs connus du type susmentionné, l'espace destiné au sel n'était rempli de.sel qu'à peu près jusqu'au 1/3 de son volume , de sorte que le sel conservait la possibilité de gonfler librement lors de l'absorption de l'agent réfrigérant. Ceci a toutefois pour conséquence que
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la bouilleur devient inutilement grand et que la conducti- bilité thermique du sel devient mauvaise. pour éviter ces inconvénients on a aussi proposé de réduire le volume du bouilleur dans une mesure telle que, lors de l'absorption de l'agent réfrigérant, le sel ne puis- se gonfler dans toute la mesure possible autrement et exerce, en conséquence, dans l'état d'absorption une pression sur les parois du bouilleur.
Cette pression était toutefois maintenue relativement basse, parce que l'on craignait qu'une compression trop forte rende impossible la pénétration de l'agent réfrigérant gazeux dans le sel. Lorsque l'agent réfrigérant était expulsé, il ne se produisait donc , suivant la proposition antérieure susmentionnée, aucune compression; en dépit de pe qu'il remplissait tout le bouilleur, le sel était au contraire d'une texture peu serrée, ce qui avait pour conséquence que la chaleur était enlevée lentement par le refroidissement du bouilleur pour l'établissement de la réabsorption de l'agent réfrigérant.
Le principe directeur présidant au choix de la grandeur du bouilleur était jusqu'à présent que le volume de celui-ci devait être égal au volume total 1) du sel dans sa ferme aussi dense que possible, 2) de l'agent réfrigérant 8 l'état solide ou liquide et 3) des pores du sel considérées comme nécessaires. Une réduction du volume du bouilleur tellement forte qu'il ne reste plus de place pour les pores n'était pas tenue pour possible parce qu'en était de l'opinion que la circulation de l'agent réfrigérant s'en trouverait entravée.
La présente invention fait un nouveau pas en avant quant à la réduction du volume du bouilleur, ce qui, abstraction faite de l'économie de matériaux, a encore l'avantage d'assurer une bonne transmission de la chaleur dans toutes les phases de travail, c'est-à-dire d'obtenir un bouilleur plus rapide et d'un meilleur rendement. On a constaté notamment, suivant l'invention, que l'on peut descendre en cessous des
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limites du volume du bouilleur qui étaient considérées jusqu'ici comme absolument extrêmes, .'sans que la capacité d'absorption soit diminuée, en donnant au bouilleur une forme convenable .
Le bouilleur-absorbeur suivant 1 'inve n- tion est, conformément à celle-ci, rempli d'une quantité de sel telle que, même après l'expulsion de l'agent réfri- gérant, une pression soit. exercée sur le sel, en sorte que celui-ci est maintenu comprimé dans un volume plus réduit que celui qu'il tenir occuper. La conception susmentionnée suivant laquelle le volume du bouilleur doit être composé du volume du sel, de l'agent réfrigérant et des pores s'est révélée erronée, car le volume du bouilleur peut, suivant l'invention, être rendu plus petit que le volume total du sel qui y est introduit sous la forme la plus dense possible et le volume à l'état solide ou liquide de la quantité maximum de l'agent réfrigérant absorbable.
Exprimé numériquement,le remplissage peut être fixé à 4-8 molécules-grammes ou davantage par litre du volume du bouilleur. Si l'agent d'absorption est un sel halogéné, le remplissage optimum est de 5-6 molécules-grammes par litredu volume du bouilleur.
Le degré de remplissage du bouilleur pour différents agents d'absorption est mis en lumière ci-après par quel - ques exemples..
1 mole (poids égal numériquement au poids moléculaire) de chlorure de strontium Srcl2 pèse 159 kg .et occupe sous sa forme la plus dense un volume de 60 litres. Suivant l'opinion actuelle des spécialistes, il faut pour cette quantité de sel un volume de bouilleur de 436-486 litres.
Si l'on se contente de travailler avec 5 moles de NH3 en circulation, on a considéré qu'il est possible d'abaisser ce volume à 336 litres. 1 mole de srcl2 est/capable de fixer 8 moles de NH3, qui pèsent 136 kg., et ont à l'état liquide un volume de 220 litres et à l'état solide un volume
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de 176 litres. La somme des volumes du sel et de l'ammonia- que sera donc de 280 ou 236 litres respectivement,01, sui- vant l'invention, le volume du bouilleur est réduit par rap- port au volume qui vient d'être mentionne, et est fixé utilement à 188 litres. Il y a donc plus que 3,5 ou 4,2 molécules-grammes et le plus utilement 5,3 molécules-gram- mes de sel par litre du volume du bouilleur.
Dans le cas de ce volume du bouilleur, on peut maintenir en circulation suivant l'invention, moles = 119 kg des 8 moles d'ammo niaque = 135 kg, sans décomposition de l'agent réfrigérant, tandis que dans le cas du plus petit volume du bouilleur de 336 litres mentionné plus haut on ne pouvait maintenir que 5/7 de 136 kg = 97, 1 kg en circulation. Pour le même ef- fet réfrigérant le volume du bouilleur est donc suivant l'invention réduit à 188.97,1 46 % de la valeur qui 336.119 - jusqu'à présent était considérée comme le minimum .
Lorsqu'on remplit de srBr2 on obtient les mêmes nombres pour les volumes. 1 mole = 247kg,5 a un volume de 60 litres et 8 moles de NH3 à l'état solide ont un volume de 176 li- tres. Le volume du bouilleur est, suivant l'invention, au maximum de 236 litres et utilement de 188 litres,tandis que l'on pensait antérieurement que , outre le volume de 236 litres, il devait exister de l'espace pour les pores du sel et que le volume du bouilleur devait donc re de 300 litres.
1 mole de CaCl2 pèse 111 kg et a un volume minimum de 52 litres. Suivant l'opinion prévalant jusqu'ici, le volume correspondant du bouilleur doit être de 340 litres. 1 mole de Cacl2peut également fixer 8 moles de NH3 et le volume total du sel et de l'agent réfrigérant à l'état licuide ou solide est donc de 272 ou 228 litres respectivement,le volume maximum du bouilleur suivant l'invention. Le volume du bouilleur le plus approprié esttoutefois 130 litres.
Le remplissage est donc de plus de 3,7 ou 4,4 molécules-
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grammes et le plus utilement de 7,7 molécules-grammes de .sel par litre du volume au bouilleur.
Si l'on choisit comme agent d'absorption le chlorure de lithium Licl2 et comme agent réfrigérant la méthylamine CH3NH2 on obtient les valeurs suivantes.1 male de Licl2 pèse 42,4 kg, a un volume de 20,4 litres et peut absorber 3 moles de CH3NH2 qui pèsent 93 kg et ont à l'état liquide un volume de 136 litres. Le volume de bouilleur correspondant est choisi, suivant l'invention, au maximum de 156,4 litres. Le volume correspondant du bouilleur co nu est de 203 litres.
Avec le chlorure de calcium comme agent d'absorption et la méthylamine comme agent réfrigérant, on obtient d'une manière analogue un volume de bouilleur suivant l'invention au maximum de 322 litres par mole d'agent d'absorption, tandis que 515 litres sont indiqués pour les bouilleurs connus.
Les valeurs des volumes de bouilleur indiquées comme appropriées dans les exemples qui précèdent ne sont naturellement pas des valeurs critiques, mais plutôt des valeurs dont on peut s'écarter de 10 à 20 % vers le haut ou vers le bas sans que naissent des conditions sensiblement modifiées.
Les volumes minima indiqués plus haut pour l'agent d'absorption sont ceux qu'il occupe à l'état complètement compact ou fondu . En fait, on remplit cependant le bouilleur utilement de sel à. l'état anhydre et finement pulvérisé, en sorte que le sel occupe un volume sensiblement plus grand. Le chlorure de strontium pulvérulent a par exemple un poids spécifique d'environ 1.0 Suivant les indications données plus haut, on doit avoir utilement par litre du volume du bouilleur un remplissage de 5,3 molécules-grammes = 850 grammees, qui à l'état pulvérulent occupe donc un volume de 850 cm3, c'est-à-dire que le bouilleur doit être rempli
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de 85% de sel pulvérulent.
On peut naturellement dépasser cette valeur ou descendre sous celle-ci, et le remplissage du bouilleur, mesuré en pour-cent en volume, qui tombe dans le cadre de l'invention s'étend de 50-60 % à 95 %, la zone la plus avantageuse étant comprise entre 80 et 90 % Pour un même degré de di 1#ion et de tassement des agents d'absorp tien entrant en ligne de compte il est vrai approximativement qu'une mole occupe un volume de grandeur constante, et les pourcentages en volume indiqués ont donc une validité générale. Il est apparu en particulier ou'ils s'appliquent aussi au bromure de strontium et au chlorure de calcium avec 1'ammoniaque comme agentréfrigérant.
Pour rendre pratiquement possible et applicable un bouilleur du degré de remplissage indiqué plus haut, il est nécessaire de prendre des mesures particulières pour l'établissement d'une transmission particulièrement bonne de la chaleur entre le sel et les parois du bouilleur.
A cette fin, il doit être prévu dans le bouilleur une charpente en métal très étanche et conductrice de la chaleur., Dans la construction des bouilleurs réalisée généralement,qui consiste en un certain nombre de plateaux placés axialement les uns après les autres , la distance entre les plateaux ne dépassera pas 5 mm suivant l'invention, et la largeur radiale des plateaux sera au maximum de 30-35 mm Par suite de la haute pression régnant en permanence dans le bouilleur, il convient en outre de prévoir des renforce::lents spé- ciaux dans le bouilleur, au moyen desquels l'enveloppe extérieure étanche estsoûla ,ée complètement ou partiellement .
L'invention a en outre pour objet de procurer une construction :le bouilleur qui puisse être fabriquée facilement en grandes séries, et dans laquelle on puisse introduire avec facilité exactement la quantité susindiquée de l'agent d'absorption..On obtient ceci conformément à l'in-
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vention en donnant aux plateaux des dimensions et une forme telle que le bouilleur soit rempli dans la mesure désirée lorsque les plateaux' sont remplis complètement.
Entre les plateaux et l'enveloppe il existe utilement un intervalle d'une grandeur telle que les plateaux n'occupent que 60-95 %, de préférence 80-90% de la surface de la section transversale de l'espace destiné au sel dans le bouilleur.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les plateaux sont remplis, avant que l'enveloppe soit mise en place, latéralement par des vides dans le rebord relevé des plateaux, par lequel ils reposent l'un contre l'autre sur la partie restante de la périphérie . Lesdits vides peuvent être formés avantageusement par le fait que des languettes sont formées dans les rebords par des entailles axiales et sont repliées vers l'extérieur. Après que la matière a été chargée dans les plateaux, ces languettes peuvent être repliées vers l'intérieur de façon qu'elles deviennent contiguës aux rebords et que la matière chargée ne puisse par conséquent pas tomber au dehors avant que le bouilleur soit terminé.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description , donnée ci-après, de quelques formes de réalisation du bouilleur représentées au dessin.
La fig. 1 est une coupe axiale verticale à travers une première forme de réalisation, la fig. 2 est une vue correspondante en coupe suivant la ligne II-II, la fig. 3 est une vue de détail du bouilleur en élévation frontale, la fig. 4 est la même coupe que la fig. 2 à travers une autre forme de réalisation, la fig. 5 est une coupe axiale verticale à travers une troisième forme de réalisation et
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la fig. 6 est une coupe à travers cette dernière forme suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
Aux fig. 1 et 2, 2 est un tube intérieur , à travers lequele'écoule des gaz chauds pour le chauffage du bouil leur, ou dans lequel est montée une cartouche de chauffage électrique, 4 est un tube concentrique par rapport au tube 2 , qui forme avec le tube 2 une poche destinée à contenir un agent réfrigérant pendant l'expulsion. Sur le tube 4 sont montés plusieurs plateaux 6 en forme d'anneaux circulaires rebords relevés 8 et 10 pour le sel. Ces rebords ont une hauteur égale à ladistacne entre les plateaux, c'est-à-dire que les plateaux sont placées les uns tout contre les autres. Les rebords 8 sont placés tout contre le tube 4 afin d'établir une bonne transmission de la chaleur entre les plateaux 6 et l'agent réfrigérant dans la poche de refroidissement 2,4 ou bien entre les plateaux et les gaz chauds dans le tube 2 suivant le cas.
Le cas échéant, les plateaux 6 peuvent être vissés sur le tube 4 au moyen des rebords 8. Aux extrémités du bouilleur il est prévu deux plaques de soutènement 12 et 14 qui sont soudées au tube 4 et servent à absorber la pression axiale exercée par le sel. Daiis les plaques de soutènement ou de renfort 12 suivant la fig. 3 , il est prévu des trous de passage 15 pour permettre l'écoulement de l'agent réfrigérant . 16 désigne la paroi cylindrique de l'enveloppe du bouilleur, et 18 et 20 sont ses deux parois ou surfaces d'extrémités, qui, grâce aux plaques de soutènement 12 et 14 ne sont soumises aucune pression axiale. Les rebords repliés 10 desplateaux 6 sont placés tout contre la paroi d'enveloppe 16.
La distance axiale entre les plateaux est au maximum de 5 mu mais utilement non inférieure à 3 mm, et la distance radiale entre le tube 4 et la paroi d'envelop- pe 16 ne dépasse de préférence pas 30-35 mm, lorsque, comme dans le présent cas, le chauffage¯ et le refroidissement
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se font d'un seul côté. Lorsque le chauffage et le refro i- dissement s'effectuent tant de l'intérieur que de l'exté- rieur, la dimension mentionnée en dernier lieu peut être au maximum doublée. Ces chiffres sont valables indépendamment de la grandeur absolue du bouilleur. Tous les plateaux présenta un évidement 22, dont l'aire est égale à environ
15 % de l'aire totale des plateaux.
Ces évidements, qui servent à faciliter le chargement des plateaux sont identi- ques quant à la forme et à la position dans tous les pla- teaux. Pour introduire le sel, le rebord replié 10 est en outre interrmpu complètement du côté supérieur, comas repré- senté en 24 à la fig. 2, sur une petite étendue ou est percé d'un ou plusieurs trous. Au lieu d'enlever la matière com- plètement en 24, on peut former une languette qui est sépa- rée du restant du rebord 10 par des entailles axiales et est repliée vers l'extérieur lors de la fabrication du bouilleur , comme indiqué en trait interrompu en 24' à la fig. 2.
Après que la matière a été chargée, les languettes susmentionnées sont de nouveau repliées vers le bas de sorte que les plateaux sont complètement fermés. Dans les plateaux il est encore prévu trois trous répartis régulièrement 26,
28 et 30, en sorte qu'il se forme des canaux orientês sui- vant la direction longitudinale du bouilleur pour faciliter le passage de l'agent réfrigérant gazeux vers les différentes parties du remplissage de sel. Pour empêcher le sel de tomber par les trous 15 de la plaque de renfort 12, une toile métallique 32 est intercalée entre cette plaque et le plateau adjacent. La conduite.54 menant au condenseur de l'appareil frigorifique débouche à une extrémité du bouilleur dans une chambre spéciale 36 prévue à cet endroit, dans laquelle est recueilli l'agent réfrigérant liquide refluant éventuellement.
Celui-ci s'évapore ensuite et le remplissage de sel est ainsi protégé contre un contact avec l'agent d'absorption à l'état liquide, ce qui diminuerait
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sa capacité d'absorption.
Le remplissage du bouilleur peut être effectuée de la manière suivante . alors que l'enveloppe n'est pas encore mise en place les plateaux sont remplis entièrement de sel sec, par exemple de chlorure de strontium anhydre à l'état pulvérulent. Le boudin de sel qui s'étend 1. travers les ouvertures 22 est ensuite enlevé par exemple en étant poussé au dehors au moyen d'un outil spécial que l'on introduit par les ouvertures 22.
On enlève ainsi une quantité de sel qui,calculée en pour-cent.est à peu près aussi grande que la partie en pour-cent de l'aire totale des plateaux qui est formée par les ouvertures 22 , par exemple environ 15 % Si l'enveloppe est ensuite mise en place et soudée, 85 % de l'espace du bouilleur destiné au sel sont remplis de ce dernier, tandis que la partie restante forme un espace ou chambre de gonflement. Le sel est ensuite saturé d'un agent réfrigérant, par exemple d'ammoniaque, en sorte qu'il gonfle et remplit complètement le bouilleur, c'est-dire que le sel remplit aussi les ouvertures 22.
Par suite de l'espace limité le sel est de cefaitsi fortement comprimé que, lorsque l'expulsion de 1'ammoniaque qui suit est terminée, il remplit toujours le bouilleur et occupe une position fixe dans celui-ci, et par conséquent ne peut pas se déplacer par suite de la réduction de volume produite par l'expulsion ded l'aget réfri érant. Un tel déplacement est au contraire possible dans certains bouilleurs connus.
Dansl'example de réalisation, dont la fig. 4 représente une coupe transversale, les plateaux 6 sont découpés à leur partie supérieure en ligne droite suivant une corde, de sorte qu'il se forme un canal longitudinale 22 entre les s pla- tcaux etl'enveloppe 16, lorsque les tubes centraux: avec lesplateaux y fixés sont introduits dans l'enveloppe. La partie découpée est d'une grandeur telle que le canal 22 forme 10-20 %.de la surface de la section transversale du
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bouilleur.
Le remplissage du bouilleur s'effectue comme dans la forme de réalisation décrite' d'abord, d'une manière particulièrement simple et sûre, car la quantité à charger est clairement déterminée par le mode de construction du bouilleur. On'a notamment ici qu'à remplir complètement les plateaux, c'est-à-dire jusqu'à la surface de niveau dëter- minée par le rebord en ligne droite des plateaux Les rebords repliés 10 manquent à l'endroit du bord en ligne droite, en sorte que tout le coté supérieur forme une ouverture de remplissage, tandis que les rebords sur les autres côtés étanchent les intervalles entre les plateaux.
Le remplïssa- ge s'effectue par le haut par l'emploi d'une goulotte spéciale en forme d'entonnoir, qui est montée sur le bouilleur sur toute la longueur de celui-ci. Après le montage de l'enveloppe le bouilleur est rempli de sel aux 80-90 % voulus.
La forme de réalisation du bouilleur représentée aux fig. 5 et 6 correspond dans l'essentiel aux formes de réalisation décrites plus haut et se distingue de celles-ci uniquement par ce que l'espace ou chambre de gonflement est placée dans le bas. Les plateaux 6 sont exécuté ici d'un plus petit diamètre que l'enveloppe 16, de sorte qu'un intervalle ou chambre intermédiaire libre 40 de forme annulaire se forme entre les plateaux et l'enveloppe coaxiale 16. Les rebords .extérieurs repliés 8 sont enlevés par découpage en 24 ou sont pourvus de languettes 24' comme à la fig. 2, et les plateaux sont remplis complètement par les vides ainsi formés. Après que l'enveloppe a été mise en place et que le bouilleur a été mis en service, le sel gonfle et élargit les rebords 10, de sorte que l'espace ou'chambre 40 est aussi remplie.
Pour établir une bonne transmission de la chaleur 'dans le sel, il convient d'ajouter une petite quantité d'une substance quelconque ayant une bonne conductibilité calorifique, par exemple le nitrate de lithium LINO., le cyanure de lithium LiCn, le thiocyanure de lithium LiSCn, le cyanure
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de zins ZnCn2 le thiocyanure de zinc Zn(SCn)2, le thiooya- nure de potassium KSCn, le nitrate de cadmium Cd(No3)2, le nitrate d'ammonium NH4NO3 ou le thiocyanure d'ammonium NH4SCn.
Des métaux finement divisés, par exemple la limaille de fer , peuvent aussi être appliqués . cette fin.
Au lieu de remplir incomplètement le bouilleur de sel, comme indiqué plus haut, on peut, suivant l'invention, le remplir complètement d'agent d'absorption, en faisant contenir par celui-ci ou en y mélangeant une autre substance que l'a- gent réfrigérant en quantité telle que la quantité voulue d'agent d'absorption soit contenue dans le bouilleur. Après fermeture du bouilleur, cette substance est expulsée ,par exemple par chauffage. Selon les formes de réalisation sus- indiquées on doit donc par cette addition obtenir que le sel occupe un volume qui soitde 5-50% supérieur au volume du sel l'état de poudre anhydre ou tel que 4-8 molécules- grammes du sel occupe le volume d'un litre.
La substance appliquée à cette fin doit avoir une nature telle que les propriétés chimiques et physiques du sel ne soient pas in- fldensées défavorablement. Un procédé pour atteindre le poids spécifique voulu du sel consiste en ce qu'on laisse le sel conserver une partie de son eau de cristallisation,ou qu'on ajoute de l'eau de cristallisation au sel. Comme substauces d'addition on peut employer, outre: l'eau, l'al- cool et L'autres liquides.
On peut aussi employer des substances solides, en particulier celles qui passent directement l'état gazeux, par exemple le camphre, le sal- miac, le, carbonate d'ammonium, le bicarbonate d'ammonium etc.. Si l'on désire effectuer le remplissage de cette ma- nière, on emploie utilement une construction de bouilleur conforme aux fig. l à 3, dans laquelle les évidements 22 ne sont pas nécessaires.
Dans le cas des constructions de bouilleur décrites
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plus haut et du tassement intense du sel, on a constaté qu'on peut saturer le sel de 8 moles d'agent réfrigérant et qu'on peut, pendant un temps de chauffage de deux heures et un temps d'absorption de la même longueur, expulser et réabsorber la quantité de circulation théorique, à savoir dans le cas d'un remplissage de chlorure de strontium Envi- ron 7 moles et pour un remplissage de chlorure de calcium environ 6 moles.
Naturellement, on peut aussi appliquer d'autres condi- tions de remplissage (dans le cadre des intervallesindi- gués dans les revendications) que cellesw indiquées dans les exemples de réalisation susindiqués, en particulier lorsqu'on emploie dtautres agents réfrigérants et d'autres agents d'absorption.
REVENDICATIONS.
1. Bouilleur-absorbeur pour appareils frigorifiques à absorption, qui contient un sel ou une autre substance soli- de capable d'absorber un agent réfrigérant gazeux et de le recéder par chauffage, et dans lequel le sel gonflé poreux remplit complètement l'espace qui lui est destiné dans le bouilleur-absorbeur, tant lorsque l'agent xxxxx réfrigérant est absorbé que quand il est expulsé,'caractérisé en ce que le bouilleur-absorbeur est rempli d'une quantité de sel telle que, même après expulsion de l'agent réfrigérant ,une pression est exercée sur le sel, ce dernier étant maintenu comprimé dans un volume plus petit que celui qu'il tend à occuper.