EP0397557B1 - Installation de climatisation pour voiture de chemin de fer - Google Patents

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EP0397557B1
EP0397557B1 EP90401219A EP90401219A EP0397557B1 EP 0397557 B1 EP0397557 B1 EP 0397557B1 EP 90401219 A EP90401219 A EP 90401219A EP 90401219 A EP90401219 A EP 90401219A EP 0397557 B1 EP0397557 B1 EP 0397557B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
floor
condenser
tubes
installation
compressor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP90401219A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0397557A1 (fr
Inventor
Georges Debresie
James Babin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faiveley Transport SA
Original Assignee
Faiveley Transport SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Faiveley Transport SA filed Critical Faiveley Transport SA
Publication of EP0397557A1 publication Critical patent/EP0397557A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0397557B1 publication Critical patent/EP0397557B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D23/00—General constructional features
    • F25D23/006—General constructional features for mounting refrigerating machinery components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B61D27/0018—Air-conditioning means, i.e. combining at least two of the following ways of treating or supplying air, namely heating, cooling or ventilating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/13—Vibrations

Definitions

  • the present invention relates to a compression air conditioning installation for a railway car intended in particular for a high-speed train.
  • the condenser of such an installation operates under a relatively high pressure corresponding to the condensing pressure of the refrigerant, while the evaporator operates under a relatively pressure. low corresponding to the evaporation pressure of the fluid.
  • the high pressure circuit is connected to the low pressure circuit by the compressor on the one hand and the regulator on the other.
  • the condenser tubes in which the refrigerant liquefies are arranged horizontally between on the one hand the floor of the body and on the other hand a flat wall parallel to this floor and integral with the latter.
  • the tubes are fixed to two vertical parallel plates in which these ends are regularly distributed.
  • horizontal plates forming fins are arranged at regular intervals between the tubes, so as to channel the air flow produced by one or more fans with a horizontal axis.
  • the set of condenser tubes thus forms one or more layers of tubes, these layers being traversed by a flow of cooling air.
  • the compressor-condenser assembly generates vibrations which are troublesome, in particular for the comfort of the passengers.
  • This disadvantage is further increased with the increase in train speed, sought by rail carriers, and in view of which the moving masses are reduced, because this reduction allows, for an equivalent driving force, to reach higher speeds.
  • the lightening of the structures makes them more sensitive to vibrational phenomena, which are more felt by the passenger at the level of the floor and his seat, hence for the latter a less sensation of comfort.
  • the object of the present invention is to overcome, at least partially, the various aforementioned drawbacks.
  • the installation according to the invention is characterized in that the condenser jacket is tightly connected to the floor and to the wall parallel to the floor and in that a part of the dead spaces, extending in the vertical direction between the floor and said wall parallel to the floor, thus freed at the ends of said condenser arranged obliquely, is used to arrange damping systems at the points of attachment of the condenser with the floor of the body of the car.
  • the oblique arrangement of the condenser tubes presents a priori an unfavorable aspect linked to the fact that, the cooling air flow being substantially horizontal, the air flow arriving on each unit of surface of the oblique sheet is less than that corresponding to the surface unit of the supposedly vertical tablecloth.
  • the calculation shows that the resulting reduction in heat exchange can be neglected compared to the increase linked to the increase in the transverse dimension of the sheet.
  • the fins separating the tubes no longer being horizontal, and consequently no longer parallel to the air flow incident, play the role of baffles vis-à-vis this flow, which reduces the level of sound phenomena related to this passage of air.
  • This aspect mainly concerns people located outside and near the car: passengers on station platforms, car maintenance staff, etc.
  • these shock absorbers are made of blocks of elastic materials, for example rubber, having a vibratory frequency, fundamental or harmonic level, distant from the resonance frequency of the body of the car.
  • the high pressure circuit comprises, at the outlet of the compressor, an expansion pot provided a baffle allowing the circulation of the lubricating oil, the volume of said expansion pot being calculated for a vibration frequency far from that of the body.
  • these motor-fans are each provided with an envelope having, in its lower part, a thermal probe which, when it detects a temperature close to zero or negative, causes the corresponding motor-fan to stop.
  • a thermal probe which, when it detects a temperature close to zero or negative, causes the corresponding motor-fan to stop.
  • the cooling of the condenser may be sufficient without the addition of the flow of cooling air coming from the motor-fans, and this will be all the more true since, thanks to the first aspect of the invention , the overall refrigeration capacity being increased, the thermal load will be proportionally lower.
  • a refrigerant compressor 1 (see FIG. 1) is connected to a condenser 2 by a high pressure pipe 3.
  • the condenser 2 comprises tubes 4 in which the refrigerant circulates under pressure.
  • the tubes 4 are cooled by an air flow, indicated by parallel arrows in FIG. 1, this air flow being produced by one or more motor-fans 5.
  • the cooling of the refrigerant maintained under pressure causes its liquefaction in the condenser 2.
  • the refrigerant is brought by the high pressure line 3 to a pressure reducer 7 in which it is expanded before passing into an evaporator 8 in which it vaporizes.
  • the evaporator 8 is itself located in an enclosure 9 where the car air treatment is carried out and which is used in particular to extract the excess calories from this air by heat exchange with the refrigerant gas. After this heat exchange, the refrigerant gas returns to compressor 1.
  • FIG. 1 there is also indicated, at the high pressure outlet of the compressor 1 a pressure reducing valve 11 according to the invention (see FIG. 4) and there are shown, on either side of the compressor, two elements of flexible connection pipe 12 made of a material allowing them to work in torsion so as to be able to withstand certain jerks coming from the compressor, in particular during its start-up.
  • FIG 2 is shown schematically the relative position of several of the main sub-assemblies of an air conditioning installation according to the invention.
  • the cooling air flow of the refrigerant is created by the suction of the fans 5.
  • the suction air flow first cools the compressor 1 then passes through the condenser tubes 2.
  • the installation is placed, at the bottom of the car, between a floor 31 and a substantially horizontal wall 32 attached to this floor by known means, not shown.
  • the cooling air enters through openings in a side wall 33 and exits through openings in a side wall 34 opposite the previous one.
  • the condenser 2 comprises a casing 13, connected in leaktight manner to the floor 31 and to the horizontal wall 32 as well as to the side walls.
  • the casing 13 is shown partially cut away, which shows the arrangement of the tubes 4 containing the refrigerant.
  • These tubes 4 are separated by fins 14 whose flat surface makes an angle with the incident direction, substantially horizontal, of the cooling air flow.
  • the fins 14 act as baffles with respect to the incident air flow and partially reflect the sound waves propagating with the air, which attenuates the sound level transmitted outside the car.
  • the casing 13 is fixed to the damping systems 16, which here consist of rubber blocks, by means of lugs 21.
  • shock absorbers 16 close to the floor 31 also contribute to damping the vibrations of the compressor 1, by adding their effects to those of shock absorbers 19 placed at the base of the compressor on supports 20 integral with the condenser. This produces a double suspension of the compressor 1, much more effective from the point of view of damping the vibrational phenomena which arise therein.
  • the expansion pot 11 shown diagrammatically in FIG. 4, is connected to the HP outlet of the compressor 1 and is arranged close to the latter. Its volume is determined so as not to transmit frequencies corresponding to the resonance frequency of the body, for example between 25 and 250 Hz.
  • the expansion pot 11 is designed so as to allow the collection and flow of oil droplets which come from the lubricating oil of the compressor 1 and which are entrained by the refrigerant outside the compressor.
  • it has a bottom wall 23 arranged in the extension of the bottom walls of the inlet duct and the outlet duct.
  • the pot 11 has baffles 22 provided with orifices 24 which are arranged in such a way that, near the wall 23, there is no obstacle to the circulation of the oil droplets entrained by the refrigerant.
  • FIG. 3 shows a part of the safety system intended to stop the motors of the motor-ventilators 5, when there is a risk of blockage of the blades by freezing or by accumulation of snow in their displacement volume; the system is designed so that this shutdown does not shutdown the rest of the air conditioning system.
  • each motor-fan 5 comprises an envelope 26, the lower part of which receives a thermal probe 27 adjusted to produce a triggering of the motor-fan 5, when the outside temperature takes a value close to zero degrees or negative without stopping the rest of the air conditioning system.
  • the various thermal probes 27 are mounted in series in a conventional manner, so that the triggering of only one of them causes the stopping of all the motors of the fans 5, but without causing the rest to stop of the air conditioning system.
  • Compressor 1 rotates at 1,500 rpm, which corresponds to a fundamental frequency of 25 Hz and to harmonics which may coincide with the resonance frequency of a rail car body, generally between 25 and 250 Hz.
  • the useful height under the floor of the car (between this floor and the chassis of the air conditioning system) is for example 600 mm.
  • the transverse pitch of these tubes 4 having a standardized value of 25.4 mm, the number of tubes of a single tablecloth, arranged vertically, is practically 22.
  • the available height becomes 920 mm, which corresponds practically to 35 tubes, for a single sheet of tubes, an increase of more than 50% compared to the 22 tubes of a condenser arranged vertically.
  • This advantage is added to that provided by the inclination of the fins placed between the tubes, which allows them to act as traps for the sound waves conveyed by the cooling air.
  • the thermal powers can be respectively: - condenser 60 kW; - evaporator 40 kW; - compressor 20 kW.
  • the arrangement of the tubes and the fins inside the condenser may be different from that shown in FIG. 3.
  • the tubes can also be staggered with respect to each other, these tubes being separated from each other by fins which extend in a direction perpendicular to that of the fins 14 shown in FIG. 3.

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Description

  • La présente invention concerne une installation de climatisation à compression pour voiture de chemin de fer destinée notamment à un train à grande vitesse.
  • En général, une telle installation de climatisation à compression comporte principalement :
    • un compresseur, dans lequel un fluide frigorigène est admis, comprimé et chassé sous pression dans un circuit aval ;
    • relié à la sortie dudit compresseur, un condenseur dans lequel le fluide frigorigène est refroidi par de l'air provenant des moto-ventilateurs, ce qui entraîne sa liquéfaction ;
    • un détendeur suivi d'un évaporateur, dans lequel le fluide frigorigène étant soumis à un échange thermique avec l'air à traiter à une pression relativement très faible, se vaporise, ce qui entraîne la production du froid recherché ;
    • un circuit ramenant le fluide frigorigène gazeux à l'entrée du compresseur
       L'installation de climatisation est habituellement située sous le plancher de la voiture, dans un espace limité compris entre ce plancher, une paroi parallèle à ce plancher et des parois latérales et transversales, lesdites parois latérales étant pourvues d'ouvertures pour l'entrée et la sortie de l'air de refroidissement.
  • Le condenseur d'une telle installation fonctionne sous une pression relativement élevée correspondant à la pression de condensation du fluide frigorigène, tandis que l'évaporateur fonctionne sous une pression relativement basse correspondant à la pression d'évaporation du fluide. Le circuit haute pression est relié au circuit basse pression par le compresseur d'une part et le détendeur d'autre part.
  • Dans les trains équipés de telles installations, divers inconvénients ont été constatés :
    • dans certaines conditions atmosphériques (neige, givre, ...) on peut observer la prise en glace des pales des moto-ventilateurs pouvant entraîner l'arrêt de toute l'installation, alors pourtant que le froid ambiant pourrait permettre à l'installation de fonctionner avec un nombre réduit de moto-ventilateurs, voire même sans ventilateurs, et cela sans risquer une dégradation du matériel ;
    • l'augmentation des charges thermiques, lors d'un ensoleillement important ou d'un taux d'occupation très élevé, ne permet pas d'assurer le confort thermique souhaité, compte tenu de la limitation de l'espace disponible pour l'installation de climatisation.
  • A cet égard, il convient de préciser que, dans les voitures actuelles ou l'installation est localisée à la partie inférieure de la voiture, immédiatement sous la caisse, les tubes du condenseur dans lesquels le fluide frigorigène se liquéfie sont disposés horizontalement entre d'une part le plancher de la caisse et d'autre part une paroi plane parallèle à ce plancher et solidaire de ce dernier. A leurs extrémités, les tubes sont fixés à deux plaques parallèles verticales dans lesquelles ces extrémités sont régulièrement réparties. En outre, des plaques horizontales formant ailettes sont disposées à intervalles réguliers entre les tubes, de façon à canaliser le flux d'air produit par un ou plusieurs ventilateurs à axe horizontal. L'ensemble des tubes du condenseur forme ainsi une ou plusieurs nappes de tubes, ces nappes étant traversées par un flux d'air de refroidissement.
  • Mais, du fait de la limitation de l'espace disponible, spécialement dans le sens vertical par rapport au plancher de la voiture supposé horizontal, la capacité frigorifique de l'installation subit elle-même une limitation qui peut nuire au confort des passagers.
  • Les installations de climatisation décrites dans les brevets US-A-2 111 905, EP-A-187 906 et CH-A-396 966 tentent de remédier à ces inconvénients en disposant les tubes du condenseur obliquement par rapport au plancher de la caisse de la voiture.
  • Grâce à la disposition oblique des tubes, on peut installer un condenseur de grande capacité dans un espace de hauteur réduite et par conséquent accroître dans les mêmes proportions la capacité frigorifique de l'ensemble de l'installation.
  • Sachant que la paroi horizontale inférieure de la voiture doit se trouver à une hauteur minimale de la voie, si l'on voulait augmenter l'espace disponible verticalement pour l'installation de climatisation, il faudrait rehausser le plancher et finalement le centre de gravité et la hauteur des voitures, avec les conséquences défavorables que l'on connaît au plan mécanique, aérodynamique et énergétique.
  • Cependant, il est moins aisé de raccorder un condenseur orienté obliquement par rapport aux surfaces sensiblement horizontales du plancher et de la paroi disposée au-dessous de ce plancher.
  • De plus, on doit tenir compte des contraintes résultant des vibrations et des secousses survenant dans une voiture entrainée à vitesse élevée.
  • En effet, l'ensemble compresseur-condenseur engendre des vibrations qui sont gênantes, notamment pour le confort des passagers. Cet inconvénient est encore accru avec l'augmentation de la vitesse des trains, recherchée par les transporteurs ferroviaires, et en vue de laquelle on réduit les masses en mouvement, car cette réduction permet, pour une force motrice équivalente, d'atteindre des vitesses plus élevées. Cependant, l'allégement des structures rend celles-ci plus sensibles aux phénomènes vibratoires, lesquels sont davantage ressentis par le passager au niveau du plancher et de son siège, d'où pour celui-ci une moindre sensation de confort.
  • Dans ce type d'installation, la réduction des vibrations est rendue difficile par le fait qu'un compresseur frigorifique est nécessairement relié au circuit haute pression par une tuyauterie rigide, imposée par la nature du fluide véhiculé (frigorigène) et par la haute pression. Il en résulte pratiquement que les vibrations de l'organe mécanique en mouvement que constitue le compresseur sont transmises à tout le circuit frigorifique.
  • En outre, la stricte limitation de l'espace disponible pour l'installation ne permet pas d'y adapter les systèmes amortisseurs habituels.
  • La présente invention a pour but de s'affranchir, au moins partiellement, des différents inconvénients précités.
  • La présente invention a pour objet une installation de climatisation à compression pour une voiture de chemin de fer, destinée notamment à un train à grande vitesse, comprenant :
    • un compresseur de fluide frigorigène ;
    • un condenseur comprenant des tubes dans lesquels le fluide comprimé est refroidi par la circulation de l'air autour des tubes et liquéfié ;
    • un détendeur suivi d'un évaporateur, fournissant un gaz frigorifique à basse température, cette installation de climatisation est située sous le plancher de la caisse de la voiture, dans un espace délimité par ce plancher, une paroi parallèle à ce plancher et des parois latérales, lesdites parois latérales étant pourvues d'ouvertures pour l'entrée et la sortie de l'air de refroidissement, et le condenseur comprenant au moins une nappe de tubes disposée obliquement par rapport au plancher.
  • L'installation selon l'invention est caractérisée en ce que l'enveloppe du condenseur est raccordée de façon étanche au plancher et à la paroi parallèle au plancher et en ce qu'une partie des espaces morts, s'étendant dans le sens vertical entre le plancher et ladite paroi parallèle au plancher, ainsi libérés aux extrémités dudit condenseur disposé obliquement, est utilisée pour agencer des systèmes amortisseurs aux points d'accrochage du condenseur avec le plancher de la caisse de la voiture.
  • En effet, il y a libération d'espace selon la direction verticale dans la zone du condenseur, et une partie des angles morts ainsi créés est utilisée pour l'installation d'amortisseurs aux points d'accrochage du condenseur avec le plancher de la caisse de la voiture.
  • Ainsi, la transmission des vibrations de l'installation de climatisation à la caisse de la voiture est très fortement réduite.
  • Certes, la disposition oblique des tubes du condenseur présente a priori un aspect défavorable lié au fait que, le flux d'air de refroidissement étant sensiblement horizontal, le débit d'air arrivant sur chaque unité de surface de la nappe oblique est moindre que celui correspondant à l'unité de surface de la nappe supposée verticale. Toutefois, le calcul montre que la réduction d'échanges thermiques qui en résulte peut être négligée par rapport à l'accroissement lié à l'augmentation de la dimension transversale de la nappe.
  • Au plan acoustique, on peut noter que les ailettes séparant les tubes, n'étant plus horizontales, et par conséquent n'étant plus parallèles au flux d'air incident, jouent le rôle de chicanes vis-à-vis de ce flux, ce qui réduit le niveau des phénomènes sonores liés à ce passage d'air. Cet aspect concerne surtout les personnes situées à l'extérieur de la voiture et à proximité de celle-ci : voyageurs se trouvant sur les quais de gare, personnel d'entretien des voitures...
  • De préférence, selon l'invention, ces amortisseurs sont constitués de blocs de matériaux élastiques, par exemple de caoutchouc, ayant une fréquence vibratoire, niveau fondamental ou harmoniques, éloignée de la fréquence de résonance de la caisse de la voiture.
  • Selon un autre aspect de l'invention, visant également à réduire ou à interdire la transmission des vibrations de l'installation de climatisation à la caisse de la voiture, le circuit haute pression comprend, à la sortie du compresseur, un pot de détente pourvu d'un chicanage permettant la circulation de l'huile de lubrification, le volume dudit pot de détente étant calculé pour une fréquence de vibration éloignée de celle de la caisse.
  • Selon un autre aspect de l'invention, afin d'éviter que, lors de circonstances atmosphériques particulières, les moto-ventilateurs du condenseur se prennent en glace ou soient bloqués par la neige, et entraînent l'arrêt de la totalité de l'installation de climatisation, ces moto-ventilateurs sont munis chacun d'une enveloppe présentant, dans sa partie basse, une sonde thermique qui, lorsqu'elle détecte une température voisine de zéro ou négative, entraîne l'arrêt du moto-ventilateur correspondant. Bien entendu, il est possible de monter les sondes thermiques en série de façon que le déclenchement de l'une d'entre elles entraîne l'arrêt de tous les moto-ventilateurs, sans entraîner l'arrêt du reste de l'installation de climatisation.
  • Dans ces conditions de basse température ambiante, le refroidissement du condenseur pourra être suffisant sans l'appoint du flux d'air de refroidissement venant des moto-ventilateurs, et cela sera d'autant plus vrai que, grâce au premier aspect de l'invention, la capacité de réfrigération globale étant accrue, la charge thermique sera proportionnellement moins forte.
  • D'autres particularités de l'invention résulteront de la description qui va suivre.
  • Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
    • la figure 1 représente un diagramme simplifié d'une installation de climatisation pour voiture de chemin de fer, conforme à l'invention ;
    • la figure 2 est une vue de dessus de la partie inférieure d'une voiture, plancher enlevé, montrant la disposition générale d'une installation de climatisation conforme à l'invention ;
    • la figure 3 est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle, d'une installation de climatisation conforme à l'invention ;
    • la figure 4 est une vue schématique d'un pot de détente pour une installation de climatisation conforme à l'invention.
  • Le fonctionnement d'une installation de climatisation conforme à l'invention sera décrit en même temps que le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 4.
  • Un compresseur de fluide frigorigène 1 (voir figure 1) est relié à un condenseur 2 par une canalisation haute pression 3.
  • Le condenseur 2 comprend des tubes 4 dans lesquels circule le fluide frigorigène sous presssion. Les tubes 4 sont refroidis par un flux d'air, indiqué par des flèches parallèles sur la figure 1, ce flux d'air étant produit par un ou plusieurs moto-ventilateurs 5. Le refroidissement du fluide frigorigène maintenu sous pression provoque sa liquéfaction dans le condenseur 2. A la sortie de ce dernier, le liquide frigorigène est amené par la canalisation haute pression 3 à un détendeur 7 dans lequel il est détendu avant de passer dans un évaporateur 8 dans lequel il se vaporise. L'évaporateur 8 est lui-même situé dans une enceinte 9 où s'effectue le traitement de l'air de la voiture et qui sert en particulier à extraire les calories excédentaires de cet air par échange thermique avec le gaz frigorigène. Après cet échange thermique, le gaz frigorigène retourne au compresseur 1.
  • Sur la figure 1, on a également indiqué, à la sortie haute pression du compresseur 1 un pot de détente 11 conforme à l'invention (voir figure 4) et on a représenté, de part et d'autre du compresseur, deux éléments de tuyau de raccordement flexible 12 constitués en un matériau leur permettant de travailler à la torsion afin de pouvoir encaisser certains à-coups provenant du compresseur, notamment lors de son démarrage.
  • Sur la figure 2, est indiquée de façon schématique la position relative de plusieurs des principaux sous-ensembles d'une installation de climatisation conforme à l'invention. Le flux d'air de refroidissement du fluide frigorigène est créé par l'aspiration des ventilateurs 5. Afin d'améliorer le bilan thermique global, le flux d'air aspiré refroidit d'abord le compresseur 1 puis passe à travers les tubes du condenseur 2.
  • Sur la figure 3 apparaît plus nettement la disposition transversale, par rapport à la voiture, de certains sous-ensembles ainsi que de l'orientation du flux d'air de refroidissement.
  • L'installation est placée, à la partie inférieure de la voiture, entre un plancher 31 et une paroi sensiblement horizontale 32 accrochée à ce plancher par des moyens connus non représentés.
  • L'air de refroidissement pénètre par des ouvertures d'une paroi latérale 33 et sort par des ouvertures d'une paroi latérale 34 opposée à la précédente.
  • Le condenseur 2 comporte une enveloppe 13, raccordée de façon étanche au plancher 31 et à la paroi horizontale 32 ainsi qu'aux parois latérales. Sur la figure 3, l'enveloppe 13 est représentée partiellement arrachée, ce qui fait apparaître la disposition des tubes 4 contenant le fluide frigorigène.Ces tubes 4 sont séparés par des ailettes 14 dont la surface plane fait un angle avec la direction incidente, sensiblement horizontale, du flux d'air de refroidissement. Ainsi, les ailettes 14 jouent le rôle de chicanes par rapport au flux d'air incident et réfléchissent partiellement les ondes sonores se propageant avec l'air, ce qu atténue le niveau sonore transmis à l'extérieur de la voiture.
  • On voit également sur la figure 3 que l'inclinaison des nappes de tubes formant le condenseur 2, permet de dégager de l'espace dans le sens vertical et en particulier des espaces morts tels que 35 et de mettre en place des systèmes amortisseurs 16 reposant sur des supports 17, 18, respectivement solidaires des parois 31, 32, elles-mêmes solidaires de la caisse de la voiture.
  • L'enveloppe 13 est fixée aux systèmes amortisseurs 16, qui sont constitués ici par des blocs en caoutchouc, par l'intermédiaire de pattes 21.
  • Les amortisseurs 16 proches du plancher 31 contribuent également à amortir les vibrations du compresseur 1, en ajoutant leurs effets à ceux d'amortisseurs 19 placés à la base du compresseur sur des supports 20 solidaires du condenseur. On réalise ainsi une double suspension du compresseur 1, nettement plus efficace du point de vue de l'amortissement des phénomènes vibratoires qui y prennent naissance.
  • Le pot de détente 11, représenté schématiquement sur la figure 4, est relié à la sortie HP du compresseur 1 et est disposé à proximité de celui-ci. Son volume est déterminé de manière à ne pas transmettre des fréquences correspondant à la fréquence de résonance de la caisse, par exemple comprises entre 25 et 250 Hz.
  • Le pot de détente 11 est conçu de manière à permettre le recueil et l'écoulement de gouttelettes d'huile qui proviennent de l'huile de lubrification du compresseur 1 et qui sont entraînées par le fluide frigorigène à l'extérieur du compresseur. Pour cela, il comporte une paroi inférieure 23 disposée dans le prolongement des parois inférieurs du conduit d'entrée et du conduit de sortie. De plus, le pot 11 comporte des chicanes 22 munies d'orifices 24 qui sont disposés de telle manière que, près de la paroi 23, il n'y ait aucun obstacle à la circulation des gouttelettes d'huile entraînées par le fluide frigorigène.
  • Sur la figure 3 a été représentée une partie du système de sécurité destiné à arrêter les moteurs des moto-ventilateurs 5, lorsqu'il y a risque de blocage des pales par prise en glace ou par accumulation de neige dans leur volume de débattement ; le système est conçu de façon que cet arrêt n'entraîne pas l'arrêt du reste de l'installation de climatisation.
  • Pour cela, chaque moto-ventilateur 5 comporte une enveloppe 26, dont la partie basse reçoit une sonde thermique 27 réglée pour produire un déclenchement du moto-ventilateur 5, lorsque la température extérieure prend une valeur voisine de zéro degré ou négative sans arrêter le reste de l'installation de climatisation. De préférence, les différentes sondes thermiques 27 sont montées en série de façon classique, de telle sorte que le déclenchement d'une seule d'entre elles provoque l'arrêt de tous les moteurs des ventilateurs 5, mais sans entraîner l'arrêt du reste de l'installation de climatisation.
  • On va donner, ci-après à titre d'exemple non limitatif, quelques données numériques correspondant à un mode de réalisation d'une installation de climatisation conforme à l'invention.
  • Le compresseur 1 tourne à 1 500 t/mn, ce qui correspond à une fréquence fondamentale de 25 Hz et à des harmoniques pouvant coïncider avec la fréquence de résonance d'une caisse de voiture ferroviaire, comprise généralement entre 25 et 250 Hz.
  • La hauteur utile sous le plancher de la voiture (entre ce plancher et le châssis de l'installation de climatisation) est par exemple de 600 mm. On peut en déduire le nombre de tubes 4 sensiblement horizontaux d'environ 1 900 mm de longueur formant une nappe du condenseur 2. Le pas transversal de ces tubes 4 ayant une valeur normalisée de 25,4 mm, le nombre de tubes d'une nappe simple, disposée verticalement, est pratiquement de 22.
  • En orientant le condenseur 2 de façon oblique, avec un angle d'environ 30 degrés par rapport au plan horizontal, la hauteur disponible devient de 920 mm, ce qui correspond pratiquement à 35 tubes, pour une nappe de tubes simple, soit une augmentation supérieure à 50 % relativement aux 22 tubes d'un condenseur disposé verticalement.
  • Bien que le débit d'air par unité de surface de la nappe de tubes soit légèrement diminué, comme la valeur de ce débit n'est pas critique pour le rendement frigorifique de l'installation, la puissance thermique de cette dernière sera augmentée d'environ 50 %.
  • De plus, comme la vitesse V de l'air au voisinage des tubes sera réduite, la perte de charge de l'air sera sensiblement réduite puisqu'elle est fonction du carré de la vitesse V, ce qui va soulager d'autant le travail des moto-ventilateurs et permettre de diminuer le bruit aéraulique véhiculé par ces moto-ventilateurs.
  • Cet avantage s'ajoute à celui procué par l'inclinaison des ailettes placées entre les tubes, qui leur permet de jouer le rôle de pièges pour les ondes sonores véhiculées par l'air de refroidissement.
  • Toujours à titre d'exemple non limitatif, dans le cas d'un condenseur incliné tel que ci-dessus, pour un cycle thermodynamique compris entre +8° C, température d'évaporation du fluide frigorigène, et + 65°C, température de condensation de ce fluide, les puissances thermiques peuvent être respectivement :
    - condenseur 60 kW ;
    - évaporateur 40 kW ;
    - compresseur 20 kW.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut leur apporter de nombreuses modifications sans sortir du cadre de cette invention.
  • Par exemple, au lieu d'un angle d'environ 30° pour le condenseur, on pourrait prendre un angle différent compris entre 25° et 45°.
  • Par ailleurs, la disposition des tubes et des ailettes à l'intérieur du condenseur peut être différente de celle représentée sur la figure 3.
  • En effet, les tubes peuvent également être disposés en quinconce les uns par rapport aux autres, ces tubes étant séparés les uns des autres par des ailettes qui s'étendent dans une direction perpendiculaire à celle des ailettes 14 représentées sur la figure 3.

Claims (6)

  1. Installation de climatisation à compression pour une voiture de chemin de fer, destinée notamment à un train à grande vitesse, comprenant :
    - un compresseur de fluide frigorigène (1) ;
    - un condenseur (2) comprenant des tubes (4) dans lesquels le fluide comprimé est refroidi par la circulation de l'air autour des tubes (4) et liquéfié ;
    - un détendeur (7) suivi d'un évaporateur (8), fournissant un gaz frigorifique à basse température, cette installation étant située à la partie inférieure de la voiture, sous un plancher de la caisse de la voiture (31), dans un espace délimité par ce plancher, une paroi (32) sensiblement parallèle à ce plancher et des parois latérales (33, 34), lesdites parois latérales étant pourvues d'ouvertures pour l'entrée et la sortie de l'air de refroidissement et le condenseur (2) comprenant au moins une nappe de tubes (4) disposée obliquement par rapport au plancher (31), caractérisée en ce que l'enveloppe (13) du condenseur (2) est raccordée de façon étanche au plancher (31) et à la paroi (32) parallèle au plancher (31) et en ce qu'une partie des espaces morts (35) s'étendant dans le sens vertical entre le plancher (31) et ladite paroi parallèle (32) au plancher (31), ainsi libérés aux extrémités dudit condenseur (2) disposé obliquement, est utilisée pour agencer des systèmes amortisseurs (16) aux points d'accrochage du condenseur avec le plancher de la caisse de la voiture (31).
  2. Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les tubes (4) du condenseur (2) forment une nappe inclinée par rapport au plancher (31) de la voiture d'un angle compris entre 25° et 45°.
  3. Installation conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que sur la tuyauterie haute pression, à la sortie du compresseur (1), est disposé un pot de détente (11) dont le volume est déterminé de manière à ne pas transmettre de fréquences comprises entre 25 et 250 Hz.
  4. Installation conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, à proximité du compresseur (1), le circuit d'entrée et le circuit de sortie comprennent chacun un élément (12) constitué en un matériau lui permettant de travailler à la torsion afin de pouvoir encaisser certains à-coups provenant du compresseur, notamment lors de son démarrage.
  5. Installation conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la circulation de l'air de refroidissement autour des tubes (4) du condenseur (2) est accélérée au moyen de moto-ventilateurs (5) dont les pales sont entourées pour chacun d'eux, par une enveloppe (26) recevant dans sa partie inférieure une sonde thermique (27) réglée pour se déclencher lorsque la température extérieure prend une valeur proche de zéro degré ou négative, en provoquant l'arrêt du moteur du moto-ventilateur correspondant.
  6. Installation conforme à la revendication 5, caractérisée en ce que les sondes thermiques (27) des différents moto-ventilateurs (5) sont montées en série de telle sorte que le déclenchement de l'une seule d'entre elles provoque l'arrêt de tous les moteurs des moto-ventilateurs sans arrêter le reste de l'installation de climatisation.
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