Installation frigorifique à compression. Le but essentiel de l'invention est de sup primer totalement, dans les installations frigo rifiques à compression, tous les appareils mé caniques de réglage de détente, qu'ils soient automatiques, thermostatiques, à, commande magnétique, ou à flotteurs.
D'une manière générale, les détendeurs d'installations frigorifiques usuelles sont à la merci d'un défaut de fonctionnement dû prin cipalement à leurs organes mécaniques: les pointeaux peuvent. rester coincés, ouverts ou fermés; les pointeaux peuvent être plus ou moins étanches; les pointeaux peuvent. se cor roder et ne plus fermer à l'arrêt, de sorte que l'évaporateur de l'installation se remplit et qu'au démarrage on risque ce que l'on ap pelle le coup de liquide ; les bulbes, les soufflets, les capillaires peuvent crever et, de ce fait, compromettre la marche de l'instal lation.
Tous ces ennuis sont essentiellement d'origine mécanique et, par conséquent, pra- t@quement inévitables, de sorte que les appa reils usuels portent en leur principe même un vice latent inhérent à leur conception.
Dans le cas particulier de meubles isother- rniques (le laboratoires, par exemple, qu'on doit pouvoir régler à des températures allant de moins 30 C à plus 40 C, on a les plus grandes difficultés à concevoir des détendeurs capables de résister à ces différences de tem pérature, principalement en raison de l'inertie que présentent les dispositifs de réglage mé caniques quels qu'ils soient.
Dans toutes les installations frigorifiques existantes, on prévoit un dispositif mécanique qui règle l'alimentation en liquide de l'éva porateur, en réduisant ou en augmentant la section de passage du fluide à l'entrée de l'évaporateur.
La présente invention au contraire a pour but d'obtenir un réglage automatique de l'ap port de liquide à l'évaporateur en fonction de la charge calorifique de l'installation, non pas en modifiant la section de passage du fluide, pas plus à l'entrée de l'évaporateur qu'en aucun autre point du circuit du fluide, mais, au .contraire, en réglant le débit des gaz aspirés par le compresseur, et, par voie de conséquence, le débit du fluide expédié ensuite par ledit compresseur à l'évaporateur, par l'intermédiaire du condenseur et du receiver usuels.
L'invention a pour objet une installation frigorifique comportant en circuit un com presseur, un condenseur et un évaporateur, une canalisation d'amenée du liquide réfrigé rant du condenseur à l'évaporateur, et une canalisation de retour des gaz de l'évapora teur au compresseur.
Cette installation est caractérisée par -un dispositif autorégulateur de détente, que nous désignerons aussi par dispositif stabilisateur, intercale -1-n--xa_@a, nalisation de retour -des gaz de l'évaporateur au compresseur, laquelle se trouve ainsi di- visée en deux parties, ledit dispositif étant constitué par u n récipient contenant une quantité de liquide réfrigérant, traversé à sa base par la première partie de la canalisation de retour des gaz provenant de l'évaporateur, ladite canalisation se prolongeant à l'inté rieur dudit récipient par une série de con duits dans lesquels passe la totalité des gaz provenant de l'évaporateur,
et dont les parois extérieures baignent dans ladite quantité de liquide réfrigérant, et qui débouchent dans le récipient à la partie supérieure de celui-ci, au-dessus du niveau de ladite quantité de liquide, ledit récipient s'ouvrant à sa partie supérieure sur la deuxième partie de la cana lisation de retour des gaz allant vers le com presseur, Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention, donnée à titre d'exemple, est repré sentée schématiquement au dessin annexé, certaines parties: étant représentées en coupe.
L'installation frigorifique représentée com porte en circuit un, compresseur 1, un conden- seur c, un receiver T, un évaporateur 2, une canalisation 16 d'amenée du liquide réfrigé rant du condenseur à l'évaporateur, et une canalisation de retour des gaz de l'évapo rateur au compresseur, comportant deux par ties respectivement 3 et 10.
L'élément caractéristique de cette instal lation est le dispositif stabilisateur constitué par le récipient 4 et les tubulures 5. Ces tu bulures 5 prolongent la. partie 3 de la cana lisation de retour de l'évaporateur 2, et la totalité du fluide provenant dudit évapora teur 2 sous la forme de vapeur saturée passe dans la canalisation 3 et dans l'ensemble des tubulures 5. Celles-ci débouchent en 6 à la partie supérieure du récipient 4, lequel con tient la- quantité de liquide réfrigérant 8 dont le niveau est. normalement légèrement au-des sous des sorties 6 des tubulures 5. Le récipient 4 est surmonté d'une chambre 9 de laquelle part la canalisation 10 qui retourne directe ment .au compresseur 1.
--- ---cu érieure du récipient 4 et sous la chambre 9 est pose" lme coupelle 11 en forme de cuvette, qui, au v ' ' e de sa base, s'ouvre en 12 sur un conduit. 13 qui débouche à la. partie supérieure d'un récupé rateur d'huile 14. Celui-ci est constitué essen tiellement par un cylindre à l'intérieur du quel passe une partie 15 de la. canalisation 16 par laquelle le fluide provenant du compres seur est conduit vers l'évaporateur.
Après sa sortie du récupérateur d'huile 14, la canali sation 16 décrit un certain nombre de spires s autour de la chambre 9, puis se prolonge par un tube fin, mais non capillaire 19, dont la section (1 ou 2 mm de diamètre en pra tique) est calculée pour freiner comme il convient le passage du liquide. Ce tube fin 19 débouche en 20 dans une chambre 21 à la base de laquelle débouche en 23 un second tube fin 22 sensiblement de même diamètre que le tube fin 19, et qui se prolonge par une canalisation 24 conduisant à l'évaporateur 2.
A la base du récupérateur d'huile 14 s'ouvre un conduit 18 par lequel l'huile, récu pérée comme il sera. expliqué plus loin, fait retour au compresseur.
Le circuit du fluide réfrigérant est le sui vant: Le fluide refoulé à, l'état gazeux par le compresseur 1 est liquéfié dans le conden- seur c, passe dans le receiver r, et est ache miné par la canalisation 16 en passant par la portion de canalisation 15 traversant l'inté rieur du récupérateur d'huile 14, et par les spires s entourant la chambre 9, puis, après avoir été freiné dans le tube fin 19, pénètre dans la chambre 21, laquelle se remplit de liquide à sa partie inférieure et de vapeur saturée à sa partie supérieure;
le liquide s'écoule par le tube fin 22 dans la. canalisation 24 qui l'amène à l'évaporateur \? où il se dé tend sous forme de vapeur saturée dont la totalité est amenée par la canalisation 3 à travers l'ensemble des tubulures 5 qui baignent dans le liquide 8 du récipient 4; la vapeur saturée qui débouche à la partie supé rieure du récipient 4 par les orifices 6 des tu bulures 5 passe dans la chambre 9 en con tournant la coupelle 11 sous l'effet de la. dé pression créée par l'aspiration du compres- leur, et elle retourne audit compresseur di rectement par la canalisation 10.
Le fonctionnement du dispositif stabili sateur, c'est-à-dire le réglage automatique de l'apport de liquide à l'évaporateur en fonc tion de la charge calorifique de l'installation, s'explique comme suit: On a vu que la totalité de la, vapeur sa turée provenant de l'évaporateur passe à tra vers l'ensemble des tubulures 5 qui baignent dans le liquide 8 du récipient 4. Le nombre de ces tubulures et leur disposition sont choi sis pour offrir la plus grande surface pos sible de contact avec le liquide 8 contenu dans le récipient 4, tout en offrant la moindre résistance possible au passage de la vapeur saturée, pour éviter des pertes de charge inu tiles et préjudiciables.
Si la charge calorifique de l'installation augmente, la vapeur saturée provenant de l'évaporateur et passant -dans les tubulures 5 sera plus chaude et elle communiquera son élévation de température au liquide 8, par suite de l'échange de température qui se fera à travers les parois des tubulures 5. La dé pression régnant à la partie supérieure du récipient 4 restant inchangée, mais la tempé rature du liquide 8 s'élevant, il s'ensuivra une évaporation supplémentaire dudit liquide, d'autant plis conséquente que l'élévation de température aura été importante.
Par consé quent, une plus grande quantité de gaz sera aspirée et acheminée vers le compresseur 1 par la canalisation 10, d'où il s'ensuit que le compresseur refoulera une plus grande quan tité de gaz qui fournira, après sa. liquéfaction le supplément de liquide nécessaire à l'alimen tation de l'évaporateur. Le niveau du liquide 8 baissera dans le récipient 4.
Au contraire, si la charge calorifique, de l'installation diminue, la vapeur saturée pro venant de l'évaporateur deviendra plus froide et, en passant dans les tubulures 5, refroidira le liquide 8, ce qui entraînera une diminution de l'évaporation de ce liquide, et, par voie de conséquence, une diminution du débit des gaz aspirés par le compresseur, ce qui se tra duira en définitive par une diminution de l'apport de liquide à l'évaporateur. La va peur saturée provenant de l'évaporateur con tiendra une,charge plus grande de particules de liquide qui ne seront pas aspirées vers la chambre 9, mais retomberont dans le récipient 4. Le niveau -du liquide 8 montera dans le récipient 4.
Les particules de liquide qui pourraient néanmoins être entraînées par le courant ga zeux vers la chambre 9 retomberont dans la coupelle 11, dont le rôle essentiel sera expli qué plus loin, ou bien seront vaporisées dans ladite chambre 9, laquelle est réchauffée par les spires s de la. canalisation 16 provenant du compresseur.
On voit que la détente est ainsi réglée automatiquement, non pas à l'admission du liquide dans l'évaporateur en modifiant une quelconque section de passage du fluide, mais à l'aspiration, sans changer aucune section de passage du fluide en aucun point du cir cuit, et cela grâce à l'échange de température qui s'opère dans le récipient 4 entre le gaz provenant de l'évaporateur et le liquide 8, par l'intermédiaire des parois des tubulures 5.
L'ensemble des tubulures 5 constitue effec tivement un échangeur de température, et, de ce fait, ces tubulures pourraient être rempla cées par tout autre dispositif permettant le même échange de température, par exemple boîte à chicanes, tubes à ailettes, ete. L'en semble des tubulures 5 pourrait de même être remplacé par un conduit unique dont la sec tion serait dessinée de telle sorte que ce con duit offre une surface de contact la plus grande possible avec le liquide 8, tout en pré sentant la section de passage suffisante et né cessaire pour les gaz provenant de l'évapo rateur 2.
On conçoit qu'une telle installation frigo rifique qui assure une autorégulation de la détente en fonction de la charge calorifique, ne comportant aucun dispositif mécanique de réglage comportant un organe en mouvement, ni aucun tube capillaire, étant, par consé- quent, d'une fabrication particulièrement simple relevant . uniquement de , la chau dronnerie, ne comporte pratiquement plus au> cun risque de panne.
En particulier, l'instal lation ainsi équipée ne comporte plus le risque de voir se produire des coup de liquide , même lorsque la charge calorifique subit brusquement des variations impor tantes, alors que dans les installations impor tantes équipées de régulateurs mécaniques usuels ces coup de liquide se produisent inévitablement dans ce cas en raison de l'inertie desdits dispositifs mécaniques.
Il est à, remarquer encore qu'à l'arrêt, du fait qu'aucune section de passage du fluide n'est fermée, il s'établira dans l'ensemble de la canalisation un équilibre des pressions, de sorte qu'au départ le compresseur démarrera à iode et non pas en charge, d'où une usure moins rapide dudit compresseur et un fonc tionnement plus souple de l'ensemble de l'ins tallation.
L'entretien d'une telle installation frigo rifique sera pratiquement nul et l'installa tion ne nécessitera pour son contrôle qu'une seule épreuve: celle de l'étanchéité.
Enfin, i1 y a. lieu de remarquer que, grâce à la disposition de la coupelle 11 à la partie supérieure du récipient 4 et sous la chambre <B>9,_</B> une récupération rationnelle de l'huile de lubrification du compresseur entraînée par le fluide a. lieu.
On a vu précédemment que le liquide 8 contenu dans le récipient 4 est plus ou moins en ébullition suivant la charge calorifique de l'installation. De même la vapeur saturée. qui est aspirée par les orifices 6 des tubulures 5 est plus ou moins chargée de particules liquides suivant cette même charge calori fique de l'installation. En fait, les particules liquides s'échappant des orifices 6 des tubu lures 5, ainsi que celles projetées par l'éclate ment des bulles à la surface du liquide 8, sont constituées par un mélange ide liquide réfrigérant et d'huile de lubrification prove nant du compresseur, puisqu'aucun sépara teur d'huile n'est prévu entre le compresseur et l'évaporateur, c'est-à-dire dans la partie à haute pression de l'installation.
Ces particules liquides, si elles sont peu nombreuses, retom beront à la surface du liquide 8, mais si elles deviennent plus nombreuses, elles seront aspi rées, en contournant la coupelle 11, dans la chambre 9 qui, comme il a été dit précédem ment, est réchauffée par les spires s de la canalisation 16. La, plus grande partie du liquide réfrigérant constituant ces particules sera. alors vaporisée et aspirée sous forme ga- zeiLse par le compresseur, tandis que les par ticules de lubrifiant et une faible partie du liquide réfrigérant seulement retomberont dans la. coupelle 11 d'où elles seront. conduites par le conduit 13 dans le récupérateur d'huile 14. Celui-ci est également réchauffé par la portion 15 de la. canalisation 16.
Il s'ensuit que la faible partie :de liquide réfrigérant qui pourrait arriver dans ce récupérateur 14 s'y trouvera. définitivement vaporisée et retour nera dans la chambre 9 par le même conduit 13, tandis que le lubrifiant, que le réchauf- fage dû au passage de la. portion de canali sation 15 dans le récupérateur 14 aura. rendu plus fluide, tombera au fond du récupérateur 14, d'où il pourra. être retourné au compres seur par le conduit 18.
L'élément, essentiel pour la. récupération de l'huile est donc- la, coupelle 11, qui se trouve placée dans le récipient 4, donc dans la partie basse pression de l'installation, tandis que la canalisation 16 de la partie haute pression de l'installation n'intervient que pour le réchauffage du récupérateur 14 et de la chambre 9. Il va. de soi que la partie 15 de la canalisation 16 se trouvant à l'inté rieur du récupérateur :d'huile. 14 pourrait y former des spires ou être dotée d'ailettes, par exemple en foi-me de spirale, pour augmenter suivant les besoins l'échange de température entre cette partie de la canalisation et la chambre du récupérateur d'huile 14.
On remarquera, encore que le dispositif stabilisateur constitué par le récipient 4 et la chambre 9, le récupérateur d'huile 14 et la chambre 21 avec les tubes fins de ralentisse ment 19 et 22, constitue un ensemble qui peut être adapté sur n'importe quelle installation frigorifique existante d'une puissance déter minée, sans entraîner aucune autre modifica tion que la suppression totale de tous les ap- pareils de réglage mécaniques devenus inutiles. Les tubes fins 19 et 22 pourraient également être inclus dans une même enve loppe cylindrique qui serait disposée immé diatement à l'entrée de l'évaporateur.