FR2585813A1 - Reservoir-tampon a ecoulement direct - Google Patents

Abstract

CE RESERVOIR-TAMPON 16, DESTINE A UN SYSTEME FRIGORIFIQUE COMPORTANT DES COMPRESSEURS 1, 2, UN CONDENSEUR 10 ET DES EVAPORATEURS 26 A 29, FORME UNE CHAMBRE 17 DE LIQUIDE FRIGORIGENE. UN TUYAU 50 D'ECOULEMENT DIRECT, TRAVERSANT CETTE CHAMBRE, COMPORTE UNE ENTREE 51 POUR RECEVOIR LE LIQUIDE FRIGORIGENE DU CONDENSEUR ET UNE SORTIE 52 POUR ENVOYER CE LIQUIDE FRIGORIGENE VERS LES EVAPORATEURS SANS LE FAIRE PASSER DANS LA CHAMBRE DU RESERVOIR. UN MOYEN 54 ETABLIT UNE COMMUNICATION DE FLUIDE ENTRE LE TUYAU ET LE RESERVOIR AU-DESSOUS DU NIVEAU NORMAL DE LIQUIDE FRIGORIGENE CONTENU DANS LE RESERVOIR. APPLICATIONS : NOTAMMENT AUX SYSTEMES FRIGORIFIQUES DE SUPERMARCHES ET D'ENTREPOTS, CASIERS ET MANUFACTURES.

Description

Réservoir-tampon à écoulement direct.

La présente invention se rapporte en général à la technique du froid commercial et industriel, et elle concerne en particulier des perfectionnements apportés à des réservoirs-tampons à basse pression de

refoulement destinés à des systèmes frigorifiques.

Dans le passé, on a utilisé des systèmes frigorifiques fermés comportant un seul ou plusieurs compresseurs dans des installations commerciales telles que des supermarchés dotés d'un grand nombre de meubles ou de blocs refroidis à basse température et (ou) à température normale pour la présentation et le stockage de produits alimentaires, ou dans des installations industrielles telles que des entrepots, des casiers, des manufactures et autres installations analogues dont les

besoins de refroidissement artificiel sont variés.

Dans ces systèmes, le dégivrage effectué par des gaz chauds est efficace en raison de la chaleur latente élevée produite par les blocs frigorifiques, excédant la chaleur nécessaire pour dégivrer des

serpentins évaporateurs sélectionnés pendant le refroidissement artifi-

ciel continu des autres meubles. Cependant, les gaz chauds fortement surchauffés amenés du compresseur en vue du dégivrage ont eu pour résultats des ruptures et des fuites provoquées par une dilatation thermique rapide des conduites de fluide frigorigène, et le brouillard

ou la vapeur produit par des températures élevées de dégivrage est fré-

quemment visible dans le meuble ou la zone refroidi et il peut en résulter un dépôt de givre sur les produits. Le brevet américain n 3

343 375 montre comment on peut éviter les effets défavorables du dégi-

vrage par gaz chauds suivant l'art antérieur en utilisant des gaz satu-

rés venant du réservoir ou qui sont désurchauffés d'une autre manière.

Il est également bien connu dans l'industrie du froid que le liquide frigorigène sous-refroidi venant du condenseur est avantageux dans le

fonctionnement des évaporateurs, et que de basses pressions de refoule-

ment du compresseur ont pour conséquence des économies sensibles d'énergie. Des systèmes à réservoir-tampon qui permettent d'obtenir ces avantages et utilisent le dégivrage par gaz saturés, sont décrits dans

les brevets américains n'53 358 469, 3 427 819 et 4 522 037.

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Le- fonctionnement des systèmes frigorifiques tout au long de

l'année est affecté directement par des conditions climatiques variées.

Par exemple, pendant l'hiver, le maintien de pressions de refoulement

correctes du compresseur, du côté haute pression du système, a consti-

tué la difficulté principale, en particulier dans les années récentes

pendant lesquelles l'utilisation de condenseurs à récupération de cha-

leur s'est largement répandue; et pendant l'été, la température de la salle des machines étant fréquemment inférieure à la température de condensation d'un condenseur monté sur le toit ou à l'extérieur, la fourniture de gaz saturé en vue du dégivrage était sévèrement limitée ou sensiblement inexistante, du fait de sa condensation sous forme de

liquide et du "forçage" par suremplissage du réservoir.

En résumé, les systèmes suivant l'art antérieur, dotés de réservoirstdiampons ou à écoulement direct et utilisant le dégivrage par gaz saturés et des condenseurs à récupération de chaleur en hiver, ont présenté des difficultés diverses de réglage, du côté haute pression, tout au long des diverses variations climatiques et des changements de saisons qui ont eu des effets sur ces systèmes et, bien que diverses

dispositions de réglage aient été proposées, le fonctionnement des sys-

tèmes sur toute l'année n'a pu être réglé de manière satisfaisante

jusqu'à présent.

La présente invention est mise en application dans un système

frigorifique comportant un compresseur, un condenseur, un réservoir-

tampon et des évaporateurs multiples pour le refroidissement d'un meu-

ble ou d'une zone, dans lequel le réservoir-tampon comporte un moyen

formant un tuyau intérieur d'écoulement direct dont l'extrémité d'en-

trée est reliée au condenseur et dont l'extrémité de sortie permet de faire passer directement le liquide frigorigène dans un collecteur de liquide afin d'alimenter les évaporateurs, cette extrémité de sortie étant équipée d'un raccord étanche aux fluides, contigu au fond du réservoir et au-dessous du niveau liquide normalement maintenu dans le réservoir, assurant de ce fait un joint étanche hydrostatique, et un

moyen formant un robinet de réglage des à-coups pour le réservoir-

tampon, sensible aux températures du collecteur de liquide pour régler les pressions et l'écoulement du liquide frigorigène à l'intérieur du

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réservoir-tampon. L'objet principal de là présente invention est de fournir un réservoir nouveau à écoulement direct présentant des caractéristiques

de réglage des à-coups pour maintenir un sous-refroidissement du liqui-

de frigorigène dans la conduite de liquide entre le condenseur et les évaporateurs.

Un autre objet est de fournir un réservoir-tampon et un monta-

ge de réglage du côté haute pression du système frigorifique, qui per-

mettront de faire varier largement la pression de refoulement du com-

presseur tout en maintenant un équilibre des pressions de fonctionne-

ment du système par rapport à cette pression de refoulement.

La présente invention a encore pour objet de permettre un auto-réylage ou "flottement vers le bas" de la pression de refoulement

du compresseur dans des limites qui permettent de réaliser un sous-

refroidissement ndturel et un refroidissement plus efficace avec des

économies sensibles d'énergie.

Un autre objet est encore de fournir un appoint prédéterminé de pression et de gaz au réservoir-tampon en réponse aux niveaux de liquide dans le réservoir et aux opérations de dégivrage par des gaz

saturés.

Ces objets et d'autres encore apparaîtront plus clairement ci-après. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la

description suivante faite en relation avec le dessin ci-joint (figure

1) qui représente une vue schématique d'un système frigorifique carac-

téristique constituant un exemple actuellement préféré de réalisation

de la présente invention.

Pour les besoins de la description, on a représenté un système

frigorifique fermé constituant une réalisation de la présente inven-

tion. Le système qui va être décrit est du type multiplex, il comprend deux compresseurs couplés en parallèle et il peut être installé dans un supermarché pour faire fonctionner une pluralité de meubles séparés tels que des casiers frigorifiques de stockage et de présentation de

produits alimentaires, mais il est bien entendu et il apparaîtra faci-

lement à l'homme de l'art que la présente invention est utilisable dans

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des systèmes à un seul compresseur, comportant des condenseurs parallè-

les à distance ou analogues, ou dans d'autres installations frigorifi-

ques commerciales ou industrielles. Le terme "coté haute pression" est

utilisé dans la présente description au sens classique du refroidisse-

ment artificiel et il désigne la partie du système comprise entre le refoulement du compresseur et les robinets détendeurs de l'évaporateur, tandis que le terme "c6té basse pression" désigne la partie du système

allant des robinets détendeurs à l'aspiration du compresseur.

On se reportera maintenant à la figure 1. Le système frigori-

fique représenté est classique en partie et il comprend deux compres-

seurs 1 et 2 montés en parallèle, chacun d'eux ayant un côté aspiration ou côté basse pression avec une soupape 3 de service d'aspiration et fonctionnant dans une garmme prédéterminée de pressions d'aspiration, chacun des compresseurs ayant également un côté refoulement 4 ou côté haute pression, relié à un collecteur commun 5 de refoulement dans lequel le fluide frigorigène gazeux, comprimé et chaud, est refoulé en vue des opérations de condensation. Le collecteur 5 de refoulement est relié à un système déshuileur 6 dans lequel l'huile est séparée du fluide frigorigène gazeux chaud et est recueillie puis renvoyée aux compresseurs 1 et 2. La sortie de fluide frigorigène du déshuileur 6 est reliée à un tuyau 7 de refoulement du côté haute pression, dans lequel les vapeurs chaudes de fluide frigori ène sont conduites jusqu'à un robinet 8 à trois voies à fonctionnement sélectif permettant la liaison directe avec un tuyau 9 conduisant à un condenseur extérieur 10 ou monté sur un toit, ou permettant la liaison par une conduite 11 avec un serpentin 12 de condenseur intérieur à récupération de chaleur, lequel est monté en série à son tour, par l'intermédiaire d'un clapet 13 de retenue à trois voies, avec le condenseur extérieur 10 afin d'accomplir la fonction principale et finale de condensation du fluide frigorigène jusqu'à sa température de saturation. Il est bien entendu

que le serpentin 12 de réchauffement peut être utilisé pendant la péri-

ode hivernale de chauffage pour récupérer la surchauffe de compression

des vapeurs de fluide frigorigène et chauffer l'air ambiant du super-

marché ou du magasin, mais il est bien entendu également que la tem-

pérature de condensation du fluide frigorigène est atteinte dans le

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conrdenseur extérieur 10 afin d'éviter les difficultés du liquide frigo-

rigène et de la mise sous vide dans le serpentin 12 à récupération de chaleur, comme le décrit plus complètement le brevet américain n

3 358 469.

Le fluide frigorigène est ramené à sa température et à sa pression de condensation dans le condenseur 10 qui comporte, suivant la présente invention, des serpentins parallèles 14 et une sortie unique reliée par un tuyau 15 à un réservoir-tampon 16 constituant un exemple de réalisation de la présente invention comme on va le décrire. Le réservoir comprend une chambre 17 et il fait partie de la source de liquide frigorigène destinée au fonctionnement du système. Un robinet 18 de noyage, sensible à la pression, peut être prévu dans le tuyau 15

pour fonctionner dans des conditions hivernales extrêmes afin de limi-

ter le débit du condensat venant du condenrseur et provoquer un noyage

variable du condenseur afin de maintenir une pression minimum présélec-

tionnée de refoulement du compresseur. Un collecteur 21 de liquide est prévu à la sortie du réservoir 16 pour amener le liquide frigorigène aux conduites ou tuyaux 25 de branchement menant aux serpentins 26, 27, 28 et 29 d'évaporateurs associés aux divers meubles frigorifiques (non représentés) et qui symbolisent les nombreux évaporateurs qui peuvent être reliés dans le système frigorifique. La conduite 25 de branchement de chaque évaporateur 26, 27, 28 et 29 comprend un robinet solénoïde , et des détendeurs thermostatiques 31 règlent, de manière classique,

le débit du fluide frigorigène entrant dans les évaporateurs. Les sor-

ties des évaporateurs sont reliées à des robinets 32 à trois voies et, pendant le fonctionnement frigorifique normal, elles sont reliées, par

l'intermédiaire de ces robinets et de conduites ou tuyaux 33 de bran-

chement, à un collecteur 34 d'aspiration branché sur le côté aspiration 3 des compresseurs 1 et 2 et par l'intermédiaire duquel les vapeurs de

fluide frigorigène venant des évaporateurs sont ramenées aux compres-

seurs pour terminer le cycle frigorifique de base. Des régulateurs 35

de pression d'évaporation sont interposés dans les conduites 33 d'aspi-

ration de branchement pour montrer que la pression d'aspiration appli-

quée aux serpentins 26, 27, 28 et 29 d'évaporateurs peut être réglée de manière à permettre aux meubles frigorifiques respectifs de fonctionner à différentes températures dans la gamme des pressions d'aspiration

établies par les compresseurs 1 et 2.

Le système frigorifique que l'on vient de décrire fonctionne

de manière classique, du fait que chaque évaporateur de meuble frigori-

fique absorbe la chaleur du meuble ou de ses produits à refroidir, chauffant de ce fait et vaporisant le liquide frigorigène, ce qui a pour conséquence la formation de givre ou de glace sur les serpentins de l'évaporateur. Ainsi, le gaz frigorigène renvoyé au compresseur possède une chaleur latente cumulative excédant la quantité de chaleur nécessaire pour dégivrer un ou plusieurs des évaporateurs 26 a 29. Un collecteur principal 36 de dégivrage par le gaz est prévu pour namener

les vapeurs saturées de fluide frigorigène aux serpentins des évapora-

teurs et il est relié, par l'intermédiaire des conduites ou tuyaux 37 de branchement de dégivrage, aux robinets 32 à trois voies, le robinet

à trois voies de l'évaporateur 29 étant représenté en position de dégi-

vrage. Dans un montage classique de dégivrage par "gaz chauds", le col-

lecteur 36 de gaz serait relié au tuyau 7 de refoulement du compres-

seur, en aval de l'ensemble réservoir - déshuileur 6 pour fournir une

source de vapeur comprimée et hautement surchauffée de fluide frigori-

gène en vue du dégivrage sélectif des évaporateurs 26 à 29. Cependant, le présent système décrit un dégivrage par "gaz chauds" dans lequel les

chaleurs latente et sensible du gaz de fluide frigorigène à sa tempéra-

ture de désurchauffe ou de saturation sont utilisées pour dégivrer les évaporateurs. Le collecteur 36 de dégivrage par le gaz est donc relié à la partie supérieure du réservoir-tampon 16, de sorte que le gaz saturé de fluide frigorigène s'écoule par le collecteur 36, la conduite 37 de branchement et le robinet 32 à trois voies, et passe dans le serpentin 29 d'évaporateur (ou d'un autre évaporateur sélectionné) pour chauffer et dégivrer le serpentin, condensant de ce fait le fluide frigorigène en un liquide conmme dans un condenseur classique. Le robinet solénoïde est fermé afin d'isoler l'évaporateur en cours de dégivrage de sa liaison normale de refroidissement avec la conduite 25 de liquide, et

un clapet 39 de retenue est prévu dans la conduite 40 de dérivation au-

tour du détendeur 31 pour ramener le condensat de degivrage dans la conduite 21 de liquide, comme le décrit le brevet américain n'3150498,

de sorte que le condensat de fluide frigorigène est iilimédiatement dis-

ponible pour être utilisé dans le fonctionnement normal des évapora-

teurs frigorifiques. Un robinet 41 régulateur ou réducteur de pression

ou analogue est placé dans le collecteur 21 de liquide entre les con-

duites 25 de branchement d'alimentation en liquide et le réservoir- tampon 16 afin de réduire la pression en aval dans la gamme de 0,7 à 1,4 kg/cm2 (10 à 20 psig) dans la conduite 21 de liquide par rapport à

la pression dans le collecteur 36 de dégivrage, et le collecteur de li-

quide peut également être doté d'un sous-refruidisseur classique 42 à évaporation afin d'empêcher une vaporisation instantanée résultant de la réduction de pression dans la conduite de liquide au passage dans le

robinet 41 régulateur de pression.

L'homme de l'art comprendra et mesurera l'influence climatique saisonnière sur les importants systèmes frigorifiques commerciaux et

industriels du type décrit. Il est évident que le système a pour fonc-

tion principale d'effectuer un refroidissement artificiel efficace, pendant toute l'année, des meubles ou des blocs respectifs refroidis

par les serpentins 26 à 29 des évaporateurs, et on obtient le refroi-

dissement le plus efficace en fournissant aux détendeurs 31 un liquide

frigorigène sous-refroidi. On obtient ce sous-refroidissement de maniè-

re inhérente pendant l'hiver et les saisons intermédiaires en utilisant un noyage des condenseurs classiques ou des réductions de la puissance

des autres condenseurs afin de régler ou de maintenir la pression mini-

mum de refoulement du compresseur, nécessaire au fonctionnement total du système, et l'utilisation de réservoirs-tampons est bien connue pour augmenter l'effet de sous-refroidissement par stratification du liquide

dans la chambre 17 du réservoir, comme on le verra. Ce sous-refroidis-

sement peut donc avoir pour résultat des économies sensibles d'énergie ou de puissance, à moins qu'il ne doive être obtenu par l'utilisation

d'une puissance de compensation comme dans le fonctionnement du sous-

refroidisseur 42 qui n'est donc mis en marche que lorsqu'on ne peut ob-

tenir autrement un sous-refroidissement naturel. De même, l'utilisation du serpentin 12 à récupération de chaleur aura pour conséquence des économies sensibles d'énergie ou de puissance pendant la plus grande partie de l'hiver et des saisons intermédiaires, en rapport avec le

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de l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement des compresseurs 1 et 2, et avec le coût relatif du combustible qui peut être utilisé pour

le chauffage supplémentaire du magasin. Il est évident que si on aug-

mente la pression normale de refoulement, il y aura une augmentation du potentiel de récupération de la chaleur du serpentin 12, mais au prix d'une consommation de puissance plus élevée des compresseurs 1 et 2. On peut réaliser ces économies sensibles d'énergie en laissant la pression de refoulement du compresseur flotter vers le bas, jusqu' au point le plus bas auquel le refroidissement artificiel du système sera réalisé efficacement sans provoquer ni amener des vapeurs de fluide frigorigène

ou une vaporisation instantanée dans les conduites 15 et 21 de liquide.

Il est bien clair que, pendant le fonctionnement estival, lorsque la température ambiante est supérieure à 29,4 à 32,2 'C (85' à 90 F), la température de condensation et les pressions de refoulement seront plus élevées et on ne peut en attendre qu'un bénéfice économique faible ou

nul. Cependant, au cours du fonctionnement hivernal et pendant les sai-

sons intermédiaires, seules des pressions de refoulement plus basses produiront des économies d'énergie d'environ 1 % pour chaque degré de température de fonctionnement à pression inférieure de refoulement du compresseur et, au-dessous d'une température ambiante d'environ 12,8 'C (55' F), on réalisera des économies supplémentaires en kilowatt de 0,5

% en raison du sous-refroidissement.

Dans un réservoir classique à écoulement direct, le raccorde-

ment du tuyau 15 venant du condenseur 10 est fait à la partie supérieu-

re du réservoir 16, de sorte que tout le condensat de fluide frigorigé-

ne se déverse librement dans la chambre 17 et il s'établit une tempéra-

ture de saturation sensiblement uniforme du gaz et du liquide à l'inté-

rieur de la chambre avec la perte fortuite d'un sous-refroidissement efficace. Dans un montage caractéristique de réservoir-tampon, le seul raccordement de fluide du réservoir 16 au système part de sa base ou partie inférieure et le tuyau 15 venant du condenseur est Egénéralement branché sur cette base et par un raccordement direct en ligne avec le

collecteur 21 de liquide, de sorte que le liquide sous-refroidi s'écou-

lera directement vers les évaporateurs en évitant le réservoir. Les

réservoirs-tampons classiques permettent donc d'obtenir une stratifica-

tion des températures, les températures de gaz saturé se trouvant à la partie supérieure et le liquide frigorigène sous-refroidi à la partie inférieure. Le réservoir-tampon 16 suivant la présente invention réunit les avantages à la fois du réservoir classique à passage direct et du

réservoir-tampon classique. Le réservoir 16 suivant la présente inven-

tion est pourvu d'une colonne montante verticale ou tuyau 50 d'écoule-

ment direct qui est relié à ou formé d'une seule pièce avec le tuyau 15

du condenseur, à la partie supérieure 51 du réservoir, et qui se pro-

longe verticalement à travers la chambre 17. L'extrémité inférieure 52

de sortie de la colonne montante se prolonge dans le raccord 53 de sor-

tie du réservoir 16 reliant la partie inférieure de ce dernier au col-

lecteur 21 de liquide. L'extrémité 52 de sortie est également coupée en

54 selon un profil angulaire ou en biseau, de sorte que la sortie s'ou-

vre dans la chambre 17 du réservoir le long du bord inférieur de cette chambre. La colonne montante verticale 50 est assemblée à peu de frais, comme dans la construction des réservoirs classiques à passage direct, et le liquide frigorigène venant du condenseur 10 est conduit à travers la chambre 17 sans entrer en contact avec les couches stratifiées de

températures du gaz et du liquide, ce qui permet de maintenir l'inté-

grité du condensat sous-refroidi, comme dans les réservoirs-tampons classiques. Le réservoir-tampon 16 à écoulement direct, représenté à la

figure 1, est un réservoir horizontal dans lequel la dimension princi-

pale longitudinale de la chambre 17 se trouve dans un plan horizontal mais la présente invention s'applique également aux réservoirs dits

verticaux dans lesquels la chambre du réservoir a sa dimension princi-

pale dans le sens vertical, comme il est bien connu dans l'industrie du froid. Ainsi, il est bien clair que, dans un réservoir vertical, le collecteur 21 de liquide se prolongera horizontalement et son ouverture

d'extrémité d'entrée 53 dans la chambre 17, contiguë à la partie infé-

rieure de celle-ci, et le tuyau 50 d'écoulement direct se prolongeront

également à l'horizontale, concentriquement au collecteur 21 de liqui-

de, en travers de la partie inférieure de la chambre 17, tandis que l'extrémité 52 de sortie ou d'écoulement s'avancera dans l'extrémité 53 d'entrée du collecteur 21, de sorte que le tuyau 50 et le collecteur 21 formeront un raccordement à écoulement direct en ligne, prévu pour l'écoulement direct du fluide frigorigéne sous-refroidi du condenseur directement dans le collecteur 21 de liquide. Le profil en biseau 54 peut être réalisé de n'importe quel côté de l'extrémité 52 de sortie, de manière à assurer une communication de fluide avec la chambre 17 à

la partie inférieure, au-dessous du niveau du liquide dans la chambre.

On verra qu'un joint étanche de liquide frigorigène enveloppe

l'extrémité 52 d'écoulement de la colonne montante en raison de l'em-

placement du profil en biseau 54 à la partie inférieure de la chambre

17, au-dessous du niveau normal du liquide frigorigène dans la chambre.

Ce joint étanche de liquide a pour objet de permettre un écoulement légèrement induit d'un minimum de liquide sous-refroidi du réservoir, qui se produit en réponse à la légêre pressurisation hydrostatique à

l'intérieur du réservoir, due au fonctionnement du robinet 60 de régla-

ge des à-coups, avec un écoulement résultant du fluide frigorigéne depuis la chambre 17 du réservoir afin de satisfaire les demandes de

l'évaporateur du système. Il est clair que, dans un alignement multi-

plex des évaporateurs 26 à 29 du système frigorifique, les détendeurs

31 du système effectuent un réglage modulant constant entre les posi-

tions fermées et ouvertes en vue de réguler le fluide frigorigène venant du collecteur 21 de liquide afin de satisfaire les besoins de refroidissement artificiel des meubles respectifs, et il est clair que

ces besoins sont couverts en partie par l'entrée de condensat de dégi-

vrage directement dans le collecteur 21 de liquide. Ainsi, dans quel-

ques systèmes et dans certaines conditions de fonctionnement, il peut se produire à l'entrée 53 du collecteur 21 de liquide un écoulement

inversé du fluide frigorigène et il peut se créer des conditions d'en-

trée dans la chambre 17 à l'emplacement du profil en biseau 54, ce qui augmentera le niveau du liquide dans le réservoir 16, et le profil en biseau 54 du tuyau 50 d'écoulement direct de dérivation compensera cette augmentation d'écoulement dans le réservoir 16, bien que la caractéristique souhaitée d'écoulement normalement réalisée soit le réglage de l'écoulement induit du liquide frigorigène vers l'extérieur

du réservoir.

La dynamique de l'écoulement du liquide frigorigène hors de la

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chambre 17 du réservoir affecte directement la pression dans celle-ci et un robinet 60 de réglage des i-coups est prévu pour maintenir une pression sensiblement constante dans le réservoir en réponse au débit variable de fluide frigorigène dans la conduite 21 de liquide et à l'échappement du gaz saturé hors du réservoir 16 pendant le dégivrage. Le robinet 60 de réglage comprend un corps principal 61 et une partie 62 formant un filtre d'entrée qui comporte une chambre 63 d'entrée dans laquelle est logé un filtre 64 de fluide frigorigène et qui est relié par le tuyau 65 au tuyau 7 de refoulement du coté haute pression et

communique également intérieurement, par l'orifice 66a, avec une cham-

bre centrale principale 66 d'entrée, formée dans le corps 61 du robi-

net. La partie centrale 67 du robinet, dans le corps 61, comprend une chambre principale 68 de sortie reliée par l'orifice 68a de sortie au

tuyau 69 raccordé à la partie supérieure de la chambre 17 du réservoir.

Le débit du fluide frigorigène entre la chambre principale 66 d'entrée et la chambre principale 68 de sortie est réglé par un élément 70 en forme de soupape à pointeau, poussé vers le haut pour entrer en contact avec le siège 70a du robinet par un ressort 71 de pression agissant sur un élément 72 en forme de chapelle ou corbeille de soupape et qui peut coulisser dans la partie centrale 67 du robinet. La pression exercée par le ressort 71 est réglée de manière variable par un élément 73 de

réglage vissé dans l'extrémité inférieure du corps 61. Le fonctionne-

ment du robinet 60 de réglage des à-coups est basé sur une différence de pression du fluide et ce robinet 60 comprend une partie supérieure 75 de réglage du robinet comportant une tête 76 de réglage équipée d'une membrane 77 agissant contre une plaque 78 de réglage solidaire d'une tigepoussoir 79 de soupape qui se prolonge à travers la chambre 66 d'entrée et qui est prévue pour décoller de son siège l'élément 70 en forme de soupape en réponse à cette différence de pression. Une chambre supérieure 80 de pression, située au-dessus de la membrane 77, est reliée par la conduite 81 de pression à une capsule 82 de détection fixée à la conduite 21 de liquide prés du réservoir 16, tandis qu'une chambre inférieure 83, située au-dessous de la membrane 77, est reliée à la chambre principale 68 de sortie par un orifice intérieur 84 d'équilibrage. La membrane 77 subit donc l'action dirigée vers le haut,

de la pression effective du réservoir régnant dans la chambre inférieu-

re 83 et tendant à déplacer vers le haut la plaque 78 et la tige-

poussoir 79 et à les éloigner de l'éelément 70 en forme de soupape qui,

en même temps que la force du ressort 71, provoque le contact de l'élé- ment 70 en forme de soupape avec le siège 70a. On doit bien voir que,

au lieu de l'orifice intérieur 84 d'équlibrage utilisé comme on l'a re-

présenté, une conduite extérieure d'équilibrage peut relier la chambre inférieure 83 de la membrane à équilibrer à la pression de la chambre 17 du réservoir, comme la conduite 69, ou au collecteur 21 de liquide au voisinage immédiat de la capsule 82 de détection, de sorte que toute

variation de la relation pression-température du réservoir 16, effecti-

ve dans le collecteur 21 de liquide, sera détectée par la capsule 82 en

vue d'une action modulante du robinet 60 de réglage.

La capsule 82 de détection et la chambre supérieure 80 con-

tiennent une charge de pression qui est sensible à la température dans la conduite 21 de liquide et qui transmet une pression variable et opposée à la membrane 72 dans la chambre supérieure 80, en réponse à

des variations de température-pression dans le collecteur 21 de liqui-

de. Puisqu'un objet de la présente invention est de maintenir un sous-

refroidissement naturel du condenseur du fluide frigorigène dans la

conduite 21 de liquide, et également de permettre à la pression de re-

foulement du compreseur de flotter vers le bas, la détermination de la charge de pression dans la capsule 82 de détection et dans la chambre

supérieure 80 de pression du robinet 60 est basée sur la pression- tem-

pérature théorique de saturation du fluide frigorigéne du condenseur 10

pour permettre au système frigorifique d'obtenir le sous-refroidisse-

ment maximum à la température ambiante caractéristique de la saison (et l'altitude ainsi que la pression ambiante peuvent devenir un facteur de sélection de la charge de pression). Ainsi, avec une température ambiante de 12,8 C (55 *F) et une température théorique de saturation de 23,9 'C (75 'F) et un sous-refroidissement de - 9,44 C (15 F), la pression de condensation du fluide frigorigène 502 sera égale à 10,40 kg/cm2 (148 psig) au niveau de la mer et la pression de refoulement du

compresseur sera d'environ 10,82 kg/cm2 (154 psig). La charge de pres-

sion pour le robinet 60 de réglage des à-coups sera choisie afin de maintenir une pression dans le réservoir d'environ 10,55 kg/cm2 (150

psig) ou dans la gamme intérieure comprise entre la pression de conden-

sation et la pression de refoulement du compresseur, et cette relation

sera maintenue pendant toutes les variations saisonnières de la tempé-

rature ambiante, bien que la valeur de sous-refroidissement puisse varier d'environ - 3,89 C (25 F) en hiver à éventuellement - 17,2 C

(1 F) en été.

Dans le fonctionnement du système frigorifique, il y aura nor-

malement une arrivée de liquide frigorigène dans le réservoir 16 du ty-

pe tampon suivant la présente invention, avec une gradation des tempé-

ratures dans la chambre 17, dans la partie supérieure de laquelle se trouvera le gaz saturé plus chaud tandis que le liquide légèrement sousrefroidi sera dans la partie inférieure formant un joint effectif étanche de liquide autour de l'extrémité d'évacuation du tuyau 50 d'écoulement direct et de l'ouverture 54 de sortie de ce dernier. Le condensat de liquide frigorigène venant du condenseur 10 passe dans le

tuyau 50 d'écoulement direct, ce qui empêche tout contact de refroidis-

sement de ce condenseur avec la couche de gaz, de sorte que le sous-

refroidissement naturel n'est pas transmis au gaz plus chaud. Ce con-

densat de fluide frigorigène sous-refroidi se présente sous une forme liquide et il s'écoule, par l'intermédiaire de la colonne montante 50, directement dans le collecteur 21 de liquide afin de constituer la

source principale de liquide frigorigène pour les évaporateurs 26 à 29.

Le joint de liquide frigorigène qui enveloppe dans la chambre 17 l'ex-

trémité d'écoulement de la colonne montante 50, maintient ainsi une barrière ou limite thermique dans la colonne montante, exception faite de l'importance du débit volumétrique de sortie du réservoir qui est

normalement maintenu pour empêcher la rupture de ce joint vers l'inté-

rieur dans la chambre 17 pendant le fonctionnement normal visant à sa-

tisfaire les demandes de froid des évaporateurs 26 à 29. Ce débit de

sortie du liquide frigorigène du réservoir sera compensé par la conden-

sation hydrostatique du gaz de sortie du compresseur introduit dans la

* chambre 17 du réservoir par le robinet 60 de réglage des à-coups, réa-

lisant de ce fait dans le réservoir un état d'équilibre qui maintient le joint étanche du niveau de liquide autour de l'ouverture 54 à une pression prédéterminée. On doit bien voir qu'une condensation d'une certaine importance se produit de manière continue à l'intérieur du réservoir 16, puisque la pression hydrostatique du gaz est appliquée

sur la surface du liquide frigorigène, maintenant de ce fait une tempé-

rature du gaz saturé, et on doit bien voir également que la chute de pression dans le réservoir 16, résultant des opérations de dégivrage par les gaz, sera compensée par l'ouverture du robinet 60 de réglage de manière à maintenir une alimentation de gaz sous pression dans le réservoir. Il est clair que la présente invention n'est pas limitée au dégivrage par des gaz saturés dans le système frigorifique, et que des dispositions de dégivrage par des gaz chauds ou de dégivrage classique

électrique ou par l'air, peuvent être utilisées pour dégivrer les éva-

porateurs 26 à 29 du système.

Le robinet 60 de réglage est commandé par les forces opposées exercées dans la tête 75 de pression, et la pression en baisse dans la chambre 17 du réservoir agissant également dans la chambre inférieure 83 provoquera le décollement de son siège de l'élément 70 en forme de soupape et l'écoulement sous pression établi entre la chambre 63, 66

d'entrée de la pression de refoulement et la chambre 68 de sortie main-

tiendra la relation entre la pression de condensation et le réservoir.

Lorsque la pression dans le réservoir sera en équilibre à environ 0,035 à 0,281 kg/cm2 (0,5 à 4 psi) au-dessus de la pression du condenseur, le

robinet 60 effectuera un réglage modulant vers une position de fermetu-

re. La faible quantité d'écoulement liquide venant du réservoir 17 est normalement maintenue, en même temps que l'écoulement de condensat sousrefroidi de fluide frigorigène dans le collecteur 21 de liquide et le robinet 60 effectuera un réglage constamment modulant pour maintenir

la pression dans le réservoir. La capsule 82 de détection détecte éga-

lement les variations de température dans la conduite 21 de liquide et des températures plus élevées de la conduite de liquide créeront des pressions plus élevées dans la charge de pression de la capsule 82 de détection et de la chambre supérieure 80 de pression, déplaçant de ce fait la membrane 77 vers le bas afin d'ouvrir l'élément 70 en forme de

soupape et augmenter proportionnellement la pression dans le réser-

voir.

La réalisation susceptible

de l'art.

présente invention n'est pas qui viennent d'etre décrits, de variantes et de modifications limitée aux exemples de elle est au contraire qui apparaîtront à l'homme

Claims (19)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Réservoir-tampon à écoulement direct destiné à un système

frigorifique comportant des moyens formant compresseurs (1, 2), conden-

seur (10) et évaporateurs (26 à 29), ce réservoir-tampon (16) étant caractérisé en ce qu'il comprend une chambre (17) formant réservoir de

liquide frigorigène entre les moyens formant condenseur (10) et évapo-

rateurs (26 à 29), un tuyau (50) d'écoulement direct du liquide frigo-

rigène dans la chambre du réservoir comprenant une extrémité d'entrée (51) pour recevoir du moyen formant condenseur le liquide frigorigène

aux températures de saturation et une extrémité de sortie (52) pour en-

voyer directement ce liquide frigorigène dans le moyen formant évapora-

teurs (26 à 29) sans le faire passer d'abord dans la chambre (17), et ce tuyau (50) d'écoulement direct comprenant un moyen (54) pour établir

une communication de fluide avec le réservoir en un point situé au-

dessous du niveau normal du liquide frigorigène contenu dans le réser-

voir.

2. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 1, caractérisé en ce qu'un collecteur (21) de liquide est relié au réservoir-tampon (16) près de la partie inférieure de ce dernier, et en ce que l'extrémité (52) de sortie du tuyau d'écoulement direct du liquide frigorigêne est orientée pour déverser directement le condensat

de fluide frigorigène dans ce collecteur (21) de liquide.

3. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 2, caractérisé en ce que le collecteur (21) de liquide comprend un tronçon vertical doté d'une ouverture d'extrémité supérieure dans le fond de la chambre (17) du réservoir, et en ce que le tuyau (50)

d'écoulement direct du liquide frigorigéne comprend une colonne montan-

te verticale dont une partie au moins de son extrémité de sortie se

prolonge dans le tronçon vertical du collecteur (21) de liquide.

4. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 3, caractérisé en ce que l'extrémité de sortie (52) de la colonne montante verticale présente un profil (54) en biseau dont l'extrémité

supérieure est placée au-dessus du fond de la chambre (17) du réser-

voir et au-dessous du niveau normal du liquide frigorigène contenu

8 5 8 13

dans le réservoir.

5. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 4, caractérisé en ce que le liquide frigorigène contenu dans la chambre (17) du réservoir forme un joint liquide étanche enveloppant l'extrémité inférieure (52) de sortie de la colonne montante verticale, et en ce que le profil (54) en biseau règle la sortie et l'entrée de liquide frigorigéne entre la chambre (17) et le collecteur (21) de liquide en réponse aux demandes de fluide frigorigène du moyen formant

évaporateurs (26 à 29).

6. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (60) formant robinet de réglage des à-coups, sensible aux variations de la relation pressiontempérature dans le réservoir-tampon par rapport à la pressiontempérature théorique de saturation du fluide frigorigène

venant du moyen formant condenseur afin de maintenir à une valeur pré-

déterminée la pression dans la chambre du réservoir.

7. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 6, caractérisé en ce que le robinet (60) de réglage des à-coups comprend une chambre (63) d'entrée reliée au côté refoulement à haute

pression du moyen formant compresseurs (1, 2), une chambre (68) de sor-

tie en communication de fluide avec la chambre (17) du réservoir, et un

moyen (70) formant soupape pour régler la communication entre les cham-

bres d'entrée (63) et de sortie (68).

8. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 7, caractérisé en ce que le robinet (60) de réglage des à-coups comprend une tête (75) de pression, une première force comprenant une charge de pression agissant pour ouvrir le moyen (70) formant soupape

et une deuxième force agissant en opposition à la première pour dépla-

cer le moyen (70) formant soupape vers la position fermée, et cette

charge de pression étant contenue en partie dans une capsule de détec-

tion (82) sensible aux variations de pression-température dans le liquide frigorigène s'écoulant vers le moyen formant évaporateurs (26 à 29).

9. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 8, caractérisé en ce que la tête (75) de pression comprend une membrane (77) ayant d'un côté une première chambre (80) de pression dans laquelle s'exerce la première force, et une deuxième chambre (83) de l'autre côté de la membrane (77), cette deuxième chambre (83) étant en communication de fluide avec la chambre du réservoir et la deuxième force comprenant la pression régnant dans le réservoir et un moyen (71)

formant ressort poussant le moyen (70) formant soupape vers une posi-

tion de contact avec son siège (70a).

10. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 9, caractérisé en ce que le robinet (60) de réglage des à-coups

module l'action du moyen (70) formant soupape entre la position de fer-

meture et la position d'ouverture afin de maintenir la pression du réservoir à une valeur supérieure à la pression de condensation du

moyen formant condenseur (10).

11. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 10, caractérisé en ce que le robinet (60) de réglage est modulé vers la position d'ouverture en réponse a une diminution de pression

dans le réservoir provoquée par une sortie de liquide du réservoir-

tampon (16).

12. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 10, caractérisé en ce que le robinet (60) de réglage est modulé vers la position d'ouverture en réponse aux augmentations de pression dans la capsule de détection (82) provoquées par des augmentations de la température du liquide frigorigène s'écoulant du réservoir-tampon

(16) au moyen formant évaporateurs (26 à 29).

13. Réservoir-tampon à écoulement direct dans un système fri-

gorifique comportant des moyens formant compresseurs (1, 2), condenseur

(10) et évaporateurs (26 à 29), ce réservoir-tampon (16) étant caracté-

risé en ce qu'il forme une chambre (17) constituant une source de

liquide frigorigène pour le système et en ce qu'il comprend un collec-

teur (21) de liquide relié à la partie inférieure du réservoir pour amener sur demande du liquide frigorigéne au moyen formant évaporateurs

(26 à 29), un moyen (15) formant tuyau reliant le moyen formant conden-

seur (10) au réservoir-tampon (16), et un moyen (50) formant tuyau tra-

versant le réservoir-tampon (16) et comportant une entrée (51) recevant le condensat de fluide frigorigéne du moyen (15) formant tuyau venant

258 58 13

du condenseur et une sortie (52) construite et disposée pour envoyer directement le condensat de fluide frigorigène dans le collecteur (21) de liquide en évitant le liquide frigorigène présent dans le réservoir,

et un moyen (54) pour régler la sortie et l'entrée de liquide frigori-

gène entre la chambre (17) et le collecteur (21) de liquide en réponse aux conditions du fluide frigorigène régnant dans ce collecteur (21) de liquide en raison des demandes de fluide frigorigène du moyen formant

évaporateurs (26 à 29).

14. Réservoir-tampon à écoulement direct dans un système fri-

gorifique comportant des moyens formant compresseurs (1, 2), condenseur

(10) et évaporateurs (26 à 29), ce réservoir-tampon (16) étant caracté-

risé en ce qu'il comprend une chambre (17) formant réservoir de liquide frigorigéne entre les moyens formant condenseur (10) et évaporateurs (26 à 29), un tuyau (59) d'écoulement direct traversant la chambre (17)

du réservoir et comprenant une entrée (51) reliée au moyen formant con-

denseur (10) et une sortie (52) reliée pour envoyer le liquide frigori-

gène vers le moyen formant évaporateurs (26 à 29) et prévu pour amener

directement ce liquide frigorigène à la sortie (52) sans le faire pas-

ser dans et à travers la chambre (17), ce tyau (50) d'écoulement direct comportant un moyen (54) de passage pour établir une communication de fluide avec le réservoir au-dessous du niveau du liquide frigori-gne dans le réservoir, formant de ce fait un joint hydrostatique autour de ce moyen (54) de passage, et un autre moyen (60) pour amener du fluide frigorigène à haute pression dans la chambre (17) afin de maintenir ce

niveau de liquide et provoquer normalement un écoulement de fluide fri-

gorigène de la chambre (17) par le moyen (54) de passage.

15. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 14, caractérisé en ce qu'il comprend un collecteur (21) de liquide relié au moyen formant évaporateurs (26 à 29) et comportant un tronçon doté d'une extrémité d'entrée communiquant avec le liquide frigorigéne de la chambre (17) du réservoir-tampon prés du fond de celle-ci, et en ce que la sortie (52) du tuyau (50) d'écoulement direct est placée pour amener directement le condensat liquide frigorigéne au moyen formant condenseur (10) à cette extrémité d'entrée du tronçon du collecteur

(21) de liquide.

16. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 15, caractérisé en ce que le moyen (54) de passage du tuyau (50)

d'écoulement direct s'ouvre dans la chambre (17) du réservoir sensible-

ment à la sortie de ce tuyau et le long du fond de la chambre (17), ce qui permet de maintenir sensiblement une stratification des températu-

res du liquide frigorigène dans la chambre (17).

17. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 14, caractérisé en ce que cet autre moyen (60) est constitué d'un robinet de réglage des ê-coups monté entre le côté refoulement du moyen

formant compresseurs (1, 2) et la chambre (17) du réservoir, et sensi-

ble aux variations de la valeur de pression-température dans le collec-

teur de liquide par rapport à la valeur théorique de la pression-

température de saturation du moyen formant condenseur (10) afin de maintenir sensiblement 3 une valeur prédéterminée la pression dans la

chambre (17) du réservoir.

18. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 17, caractérisé en ce que ce robinet (60) de réglage des à-coups comprend une tête (75) de pression de réglage du robinet, cette tête étant soumise à une charge de pression sélectionnée agissant dans un sens pour ouvrir le robinet et à laquelle s'oppose la pression régnant dans le réservoir qui agit pour fermer le robinet, de sorte que le robinet (60) de réglage est modulé vers la position d'ouverture en réponse à une diminution de pression dans le réservoir provoquée par une sortie de liquide frigorigène vers le moyen formant évaporateurs

(26 à 29).

19. Réservoir-tampon à écoulement direct suivant la revendica-

tion 18, caractérisé en ce que cette charge de pression sélectionnée est contenue en partie dans une capsule de détection (82) sensible aux échanges de chaleur avec le collecteur (21) de liquide, de sorte que le

robinet (60) de réglage des à-coups est également modulé vers la posi-

tion d'ouverture en réponse aux augmentations de pression dans la cap-

sule de détection (82) provoquées par des augmentations de la tempera-

ture du liquide frigorigène dans le collecteur (21) de liquide.