FR3131614A1

FR3131614A1 - Safety elements for a thermal machine

Info

Publication number: FR3131614A1
Application number: FR2200080A
Authority: FR
Inventors: Gilles Labranque
Original assignee: Sofrigam
Current assignee: Sofrigam
Priority date: 2022-01-06
Filing date: 2022-01-06
Publication date: 2023-07-07

Abstract

Titre : Éléments de sécurité pour une machine thermique. L’invention porte sur une machine thermique 1 utilisant un fluide caloporteur 5 dont un circuit qui comprend, un évaporateur 3 et un réacteur 4 contenant un sorbant 10 pour le fluide et un condenseur 6 et en outre : - un thermocouple 21, pour mesurer une température dans l’évaporateur et des moyens 26 pour arrêter de chauffer le sorbant lorsque cette température dépasse un seuil ; et, - un pressiomètre 22 pour mesurer une pression dans le réacteur et des moyens 26 pour arrêter de chauffer le sorbant lorsque cette pression dépasse un seuil. Figure pour l’abrégé : figure 2Title: Safety elements for a thermal engine. The invention relates to a thermal machine 1 using a heat transfer fluid 5 including a circuit which comprises an evaporator 3 and a reactor 4 containing a sorbent 10 for the fluid and a condenser 6 and in addition: - a thermocouple 21, to measure a temperature in the evaporator and means 26 to stop heating the sorbent when this temperature exceeds a threshold; and, - a pressure meter 22 to measure a pressure in the reactor and means 26 to stop heating the sorbent when this pressure exceeds a threshold. Figure for abstract: figure 2

Description

Safety elements for a thermal machine

La présente invention concerne la conception et la fabrication d’une machine thermique utilisant un fluide caloporteur, notamment de l’ammoniac.The present invention relates to the design and manufacture of a thermal machine using a heat transfer fluid, in particular ammonia.

De telles machines utilisent un fluide caloporteur qui est généralement dangereux pour les personnes et pour l’environnement. Il convient donc de prévoir des éléments de sécurité, pour éviter qu’un tel fluide se répande hors de la machine.Such machines use a heat transfer fluid which is generally dangerous for people and the environment. It is therefore necessary to provide safety elements to prevent such fluid from spilling out of the machine.

Un but de l'invention est de proposer des éléments de sécurité adaptés à une machine thermique utilisant un fluide caloporteur, notamment de l’ammoniac, pour éviter toute fuite de ce liquide et pour préserver l’intégrité de la machine. Notamment, il faut développer une chaîne de sécurité pour éviter une surpression dans le système dans différents cas de fonctionnement ou de dysfonctionnements.An aim of the invention is to propose safety elements adapted to a thermal machine using a heat transfer fluid, in particular ammonia, to prevent any leakage of this liquid and to preserve the integrity of the machine. In particular, it is necessary to develop a safety chain to avoid overpressure in the system in different cases of operation or malfunctions.

Selon un premier objet de l’invention, une électrovanne de sécurité caractérisée comprend un corps, un piston, un premier raccord et un deuxième raccord, un passage pour un fluide entre les raccords dans le corps, ce passage comprenant une chambre d’obturation, une première partie du passage s’étendant entre le premier raccord et la chambre, une deuxième partie du passage s’étendant entre le deuxième raccord et la chambre, un siège étant formé autour d’un orifice par lequel la première partie du passage débouche sans la chambre, un électroaimant prévu, lorsqu’il est activé, pour déplacer le piston entre une position fermée dans laquelle il est en appui contre le siège, de sorte qu’il obture ledit orifice, et une position ouverte, dans laquelle le fluide peut librement circuler dans le passage, des premiers moyens pour maintenir le piston en position fermée, lorsque l’électroaimant n’est pas activé, et, des deuxièmes moyens pour maintenir le piston en position ouverte, lorsque l’électroaimant n’est pas activé.According to a first object of the invention, a characterized safety solenoid valve comprises a body, a piston, a first connection and a second connection, a passage for a fluid between the connections in the body, this passage comprising a closing chamber, a first part of the passage extending between the first connector and the chamber, a second part of the passage extending between the second connector and the chamber, a seat being formed around an orifice through which the first part of the passage opens without the chamber, an electromagnet provided, when activated, to move the piston between a closed position in which it rests against the seat, so that it closes said orifice, and an open position, in which the fluid can freely circulate in the passage, first means for maintaining the piston in the closed position, when the electromagnet is not activated, and, second means for maintaining the piston in the open position, when the electromagnet is not activated.

Les premiers moyens de maintien peuvent comprendre un ressort, de préférence de type hélicoïdal. Les deuxièmes moyens de maintien peuvent comprendre un aimant permanent.The first holding means may include a spring, preferably of the helical type. The second holding means may include a permanent magnet.

Le seuil est avantageusement formé, de préférence par usinage, d’une seule pièce avec le corps. Aussi, les raccords sont avantageusement formés, de préférence par soudage, d’une seule pièce avec le corps.The threshold is advantageously formed, preferably by machining, in one piece with the body. Also, the connections are advantageously formed, preferably by welding, in one piece with the body.

L’électrovanne peut aussi comprendre une chemise et un écrou, la chemise comprenant un cylindre pour y faire coulisser le piston dans un prolongement de la chambre, et une collerette, l’écrou étant prévu pour maintenir la collerette en prise de façon étanche avec le corps. Elle peut aussi comprendre un bouchon prévu pour fermer de façon étanche le cylindre à l’opposé de la chambre.The solenoid valve can also comprise a jacket and a nut, the jacket comprising a cylinder for sliding the piston in an extension of the chamber, and a collar, the nut being provided to keep the collar in tight engagement with the body. It can also include a plug designed to seal the cylinder opposite the chamber.

Selon un deuxième autre objet de l’invention, une machine thermique utilisant un fluide caloporteur et ayant un circuit qui comprend, à une extrémité aval, un évaporateur, et, à une extrémité amont, un réacteur pour adsorber une phase gazeuse du fluide et un condenseur disposé entre l’évaporateur et le réacteur, une conduite aval reliant l’évaporateur et le condenseur, une conduite amont reliant le condenseur et le réacteur ; et, une vanne selon l’invention disposée sur l’une des conduites pour réguler la circulation du fluide dans cette conduite.According to a second other object of the invention, a thermal machine using a heat transfer fluid and having a circuit which comprises, at a downstream end, an evaporator, and, at an upstream end, a reactor for adsorbing a gas phase of the fluid and a condenser placed between the evaporator and the reactor, a downstream pipe connecting the evaporator and the condenser, an upstream pipe connecting the condenser and the reactor; and, a valve according to the invention placed on one of the pipes to regulate the circulation of the fluid in this pipe.

Selon un troisième objet de l’invention, une machine thermique utilisant un fluide caloporteur et ayant un circuit qui comprend, à une extrémité aval, un évaporateur, et, à une extrémité amont, un réacteur contenant un sorbant pour adsorber une phase gazeuse du fluide, des moyens pour chauffer le sorbant pour désorber le fluide, et un condenseur disposé entre l’évaporateur et le réacteur, une conduite aval reliant l’évaporateur et le condenseur, une conduite amont reliant le condenseur et le réacteur et en outre :According to a third object of the invention, a thermal machine using a heat transfer fluid and having a circuit which comprises, at a downstream end, an evaporator, and, at an upstream end, a reactor containing a sorbent for adsorbing a gas phase of the fluid , means for heating the sorbent to desorb the fluid, and a condenser placed between the evaporator and the reactor, a downstream pipe connecting the evaporator and the condenser, an upstream pipe connecting the condenser and the reactor and in addition:

- un thermocouple, pour mesurer la température dans l’évaporateur et des moyens pour arrêter le chauffage du sorbant, lorsque la température mesurée dépasse un seuil ; et,- a thermocouple, to measure the temperature in the evaporator and means to stop heating the sorbent, when the measured temperature exceeds a threshold; And,

- un pressiomètre pour mesurer une pression dans le réacteur et des moyens pour arrêter le chauffage du sorbant, lorsque la pression mesurée dépasse un seuil.- a pressuremeter for measuring pressure in the reactor and means for stopping heating of the sorbent when the measured pressure exceeds a threshold.

Une telle machine comprend avantageusement des moyens pour réguler la circulation du fluide dans les conduites ; ces moyens peuvent comprendre une électrovanne (24) et des moyens (9) pour commander ladite électrovanne. L’électrovanne est avantageusement une électrovanne de sécurité selon le premier objet de l’invention.Such a machine advantageously comprises means for regulating the circulation of fluid in the pipes; these means may comprise a solenoid valve (24) and means (9) for controlling said solenoid valve. The solenoid valve is advantageously a safety solenoid valve according to the first object of the invention.

Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :Embodiments and variants will be described below, by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings in which:

est une vue schématique d’une machine thermique selon l’invention ; is a schematic view of a thermal machine according to the invention;

illustre un cycle de fonctionnement de la machine de la ; illustrates an operating cycle of the machine of the ;

est une vue en perspective d’une électrovanne selon l’invention, qui équipe le circuit de la ; et, is a perspective view of a solenoid valve according to the invention, which equips the circuit of the ; And,

est une vue schématique en coupe de l’électrovanne de la . is a schematic sectional view of the solenoid valve of the .

La illustre une machine thermique 1 selon l’invention. Elle utilise un fluide caloporteur 5. Dans un mode de réalisation préféré, le fluide est de l’ammoniac ; il est contenu dans un circuit fermé 2. Le circuit comprend, à une extrémité aval V, un évaporateur 3, et, à une extrémité amont M, un réacteur 4. Le circuit 2 comprend aussi un condenseur 6 disposé entre l’évaporateur 3 et le réacteur 4. Une conduite aval 7 relie l’évaporateur et le condenseur. Une conduite amont 8 relie le condenseur 6 et le réacteur 4. La machine comprend aussi des moyens 12 pour chauffer le contenu du réacteur 4 ; ces moyens sont schématisés à la par un serpentin 4A entourant le réacteur. Un bloc de moyens de commande 9 régule et contrôle le fonctionnement de la machine.There illustrates a thermal machine 1 according to the invention. It uses a heat transfer fluid 5. In a preferred embodiment, the fluid is ammonia; it is contained in a closed circuit 2. The circuit comprises, at a downstream end V, an evaporator 3, and, at an upstream end M, a reactor 4. The circuit 2 also comprises a condenser 6 arranged between the evaporator 3 and the reactor 4. A downstream pipe 7 connects the evaporator and the condenser. An upstream pipe 8 connects the condenser 6 and the reactor 4. The machine also includes means 12 for heating the contents of the reactor 4; these means are schematized in by a 4A coil surrounding the reactor. A block of control means 9 regulates and controls the operation of the machine.

Les termes amont et aval, sont utilisés pour donner une orientation arbitraire au circuit et rendre plus claire la présente description de la machine 1.The terms upstream and downstream are used to give an arbitrary orientation to the circuit and to make this description of machine 1 clearer.

Dans l’exemple illustré, la machine 1 sert à maintenir une température de consigne, ici une température froide dans un caisson 11. Par température froide on doit comprendre une température inférieure à la température ambiante. À la , le caisson est symbolisé par un cadre en traits mixtes. L’évaporateur est un récipient disposé dans le caisson et apte à contenir le fluide caloporteur dans sa phase liquide et/ou dans sa phase gazeuse. Le réacteur 4 contient un sorbant 10. Il permet un stockage du fluide par adsorption du fluide, gazeux, par le sorbant.In the example illustrated, the machine 1 is used to maintain a set temperature, here a cold temperature in a box 11. By cold temperature we must understand a temperature lower than the ambient temperature. To the , the box is symbolized by a frame in mixed lines. The evaporator is a container placed in the box and capable of containing the heat transfer fluid in its liquid phase and/or in its gas phase. The reactor 4 contains a sorbent 10. It allows storage of the fluid by adsorption of the gaseous fluid by the sorbent.

Dans une phase « froide », c’est-à-dire, lorsqu’on « produit du froid » dans le caisson 11, le fluide 5 contenu sous forme liquide dans l’évaporateur s’évapore. Cette vapeur se propage dans le circuit 2, d’aval V en amont M, selon les flèches notée FM, depuis l’évaporateur, jusqu’au réacteur où il est adsorbé par le sorbant 10, en libérant de la chaleur. La production de froid se continue jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de fluide 5 en phase liquide dans l’évaporateur 3.In a “cold” phase, that is to say, when “cold is produced” in the box 11, the fluid 5 contained in liquid form in the evaporator evaporates. This vapor propagates in circuit 2, from downstream V to upstream M, according to the arrows marked FM, from the evaporator to the reactor where it is adsorbed by the sorbent 10, releasing heat. The production of cold continues until there is no longer any fluid 5 in the liquid phase in the evaporator 3.

Dans une phase « recharge », on remplit l’évaporateur de fluide en phase liquide. Pour cela, on chauffe le réactif 10 à l’aide des moyens de chauffe 12, de façon à forcer la désorption du fluide. Le fluide est désorbé sous forme gazeuse, chaud, dans la conduite amont 8 ; il est condensé lors de son passage dans le condenseur 6 et relâché sous forme liquide au travers de la conduite aval 7 jusque dans l’évaporateur 3.In a “recharge” phase, the evaporator is filled with fluid in the liquid phase. To do this, the reagent 10 is heated using the heating means 12, so as to force the desorption of the fluid. The fluid is desorbed in gaseous form, hot, in the upstream pipe 8; it is condensed during its passage through the condenser 6 and released in liquid form through the downstream pipe 7 into the evaporator 3.

Une valve 23 est disposée sur le circuit aval ; elle permet d’introduire ou de retirer du fluide du circuit 2.A valve 23 is placed on the downstream circuit; it allows fluid to be introduced or removed from circuit 2.

Les fluides caloporteurs sont généralement dangereux, pour l’environnement ou pour les utilisateurs ; c’est particulièrement le cas de l’ammoniac. La machine comprend des éléments de sécurité 21, 22, 24 qui en assurent un fonctionnement sans risque.Heat transfer fluids are generally dangerous, for the environment or for users; this is particularly the case for ammonia. The machine includes safety elements 21, 22, 24 which ensure risk-free operation.

Ainsi, parmi ces éléments de sécurité, la machine comprend :Thus, among these safety elements, the machine includes:

- un thermostat 21, pour surveiller la température du fluide dans l’évaporateur ;- a thermostat 21, to monitor the temperature of the fluid in the evaporator;

- un pressostat 22, pour surveiller la pression dans le réacteur ; et,- a pressure switch 22, to monitor the pressure in the reactor; And,

- une électrovanne 24, disposée sur le circuit aval, à l’amont immédiat de la valve 23.- a solenoid valve 24, placed on the downstream circuit, immediately upstream of valve 23.

On va maintenant décrire un cycle de fonctionnement général de la machine 1, en référence au graphique temporel de la .We will now describe a general operating cycle of machine 1, with reference to the time graph of the .

Comme illustré, ce cycle de la machine comprend cinq étapes principale T1-T5. À l’origine TO du graphique, le fluide est sensiblement entièrement adsorbé par le sorbant dans le réacteur 4.As shown, this machine cycle includes five main stages T1-T5. At the TO origin of the graph, the fluid is substantially entirely adsorbed by the sorbent in reactor 4.

Une première étape T1 consiste donc à la désorption du fluide et au remplissage du récipient servant d’évaporateur 3. Dans cette première phase, on utilise les moyens de chauffage 4A pour faire monter la température à l’intérieur du réacteur jusqu’à une valeur voisine de 180 degrés centigrades. La vanne étant en position ouverte, le fluide en phase gazeuse désorbé s’écoule d’amont M en aval ; il est d’abord liquéfié dans le condenseur 6, puis s’écoule au travers de la vanne 24 jusqu’à l’évaporateur qui se remplit progressivement de fluide dans sa phase liquide. À la fin de cette étape, la vanne 24 est refermée, de sorte qu’il n’y a plus la possibilité d’écoulement de fluide entre le réacteur et l’évaporateur, et réciproquement.A first step T1 therefore consists of desorbing the fluid and filling the container serving as an evaporator 3. In this first phase, the heating means 4A are used to raise the temperature inside the reactor to a value close to 180 degrees centigrade. The valve being in the open position, the desorbed gas phase fluid flows from upstream M to downstream; it is first liquefied in condenser 6, then flows through valve 24 to the evaporator which gradually fills with fluid in its liquid phase. At the end of this step, valve 24 is closed, so that there is no longer the possibility of fluid flow between the reactor and the evaporator, and vice versa.

Dans l’exemple de cycle illustré, la durée de la première étape T1 est d’environ 4 heures 30 minutes.In the example cycle shown, the duration of the first step T1 is approximately 4 hours 30 minutes.

Une deuxième étape T2 consiste à faire baisser la température dans le réacteur, afin que la température du réactif soit suffisamment basse pour qu’il puisse réadsorber le fluide, de préférence jusqu’à ce que le réacteur soit sensiblement à la température ambiante. Dans cette étape T2, la vanne 24 est maintenue fermée ; ainsi, la pression dans le circuit en amont de la vanne diminue progressivement, en dépression par rapport à la pression dans la partie du circuit qui est en aval de la vanne 24. Cette étape de refroidissement du réactif peut être facilitée par l’utilisation d’une ventilation forcée du réacteur, par exemple à l’aide de ventilateurs. À la fin de cette étape, la vanne 24 est rouverte, de sorte qu’il y a de nouveau la possibilité d’écoulement de fluide dans le circuit, notamment depuis l’évaporateur jusqu’au réacteur.A second step T2 consists of lowering the temperature in the reactor, so that the temperature of the reagent is sufficiently low so that it can re-adsorb the fluid, preferably until the reactor is substantially at room temperature. In this step T2, the valve 24 is kept closed; thus, the pressure in the circuit upstream of the valve gradually decreases, in depression compared to the pressure in the part of the circuit which is downstream of the valve 24. This step of cooling the reagent can be facilitated by the use of forced ventilation of the reactor, for example using fans. At the end of this step, valve 24 is reopened, so that there is again the possibility of fluid flow in the circuit, in particular from the evaporator to the reactor.

Dans l’exemple de cycle illustré, la durée de la deuxième étape T2 est d’environ 2 heures.In the example cycle shown, the duration of the second stage T2 is approximately 2 hours.

Une troisième étape T3 consiste à refroidir le caisson 11, jusqu’à ce qu’il atteigne sa température de consigne ; généralement, on considère que la température de consigne est atteinte lorsqu’une température dans le caisson est comprise dans un intervalle de consigne choisi autour de la température de consigne. Dans cette étape, la vanne 24 étant ouverte, le fluide est progressivement adsorbé dans le réacteur et évaporé dans l’évaporateur, ce qui provoque la production de froid dans le caisson. Lorsque la température de consigne est atteinte, la vanne 24 est fermée.A third step T3 consists of cooling the box 11 until it reaches its set temperature; generally, it is considered that the setpoint temperature is reached when a temperature in the box is included in a setpoint interval chosen around the setpoint temperature. In this step, with valve 24 open, the fluid is gradually adsorbed in the reactor and evaporated in the evaporator, which causes the production of cold in the box. When the set temperature is reached, valve 24 is closed.

La durée de cette troisième étape T3 est notamment fonction de la différence entre la température de consigne et la température ambiante.The duration of this third step T3 depends in particular on the difference between the set temperature and the ambient temperature.

Une quatrième étape T4 et une quatrième étape T5 sont dites étapes « fonctionnelles » ; ce sont les étapes durant lesquelles la machine 1 fournit une puissance frigorifique P supérieure à une puissance de consigne PC qui permet de maintenir la température de consigne dans le caisson 11. Typiquement, durant cette étape, la vanne 24 a un fonctionnement alternatif ; elle est rouverte lorsque la température mesurée dans le caisson 11 approche ou atteint une borne supérieure de l’intervalle de consigne, et, elle est refermée lorsque la température mesurée dans le caisson 11 approche ou atteint une borne inférieure de cet intervalle de consigne. Ainsi, durant ces étapes T4, T5, un produit peut être conservé, stocké et/ou transporté dans le caisson, sensiblement à la température de consigne.A fourth step T4 and a fourth step T5 are called “functional” steps; these are the stages during which the machine 1 provides a cooling power P greater than a set power PC which makes it possible to maintain the set temperature in the box 11. Typically, during this step, the valve 24 has an alternating operation; it is reopened when the temperature measured in the box 11 approaches or reaches an upper limit of the setpoint interval, and it is closed when the temperature measured in the box 11 approaches or reaches a lower limit of this setpoint interval. Thus, during these stages T4, T5, a product can be preserved, stored and/or transported in the box, substantially at the set temperature.

Durant la quatrième étape T4, la puissance fournie reste sensiblement égale à une puissance maximale Pmax, ou puissance nominale, pour laquelle la machine est dimensionnée. Durant la cinquième étape T5 la puissance fournie diminue progressivement tout en restant supérieure au seuil constitué par la puissance de consigne Pc.During the fourth step T4, the power supplied remains substantially equal to a maximum power Pmax, or nominal power, for which the machine is sized. During the fifth step T5 the power supplied gradually decreases while remaining above the threshold constituted by the setpoint power Pc.

Dans l’exemple de cycle illustré, la durée de la quatrième étape T4 est d’environ 8 heures, et la durée de cinquième étape T5 est d’environ 4 heures.In the example cycle shown, the duration of the fourth stage T4 is approximately 8 hours, and the duration of the fifth stage T5 is approximately 4 hours.

Dans une sixième étape T6, la puissance fournie n’est pas suffisante pour maintenir la température de consigne dans le caisson. Typiquement, dans cette quatrième étape, la quantité de fluide en phase liquide qui reste dans l’évaporateur est faible ou l’évaporateur ne contient plus de fluide en phase liquide. La performance de la machine s’effondre et la température mesurée dans le caisson augmente et dépasse rapidement la borne supérieure de l’intervalle de consigne. Il est préférable, pour une question de sécurité, de laisser l’éventuelle quantité résiduelle de fluide liquide s’évaporer de façon à ce qu’il soit sensiblement totalement adsorbé par le réactif dans le réacteur 4 ; donc sous une forme sécurisée, stable et non agressive.In a sixth step T6, the power supplied is not sufficient to maintain the set temperature in the box. Typically, in this fourth stage, the quantity of liquid phase fluid remaining in the evaporator is low or the evaporator no longer contains liquid phase fluid. The performance of the machine collapses and the temperature measured in the box increases and quickly exceeds the upper limit of the setpoint interval. It is preferable, for reasons of safety, to let any residual quantity of liquid fluid evaporate so that it is substantially completely adsorbed by the reagent in reactor 4; therefore in a secure, stable and non-aggressive form.

On va maintenant décrire plus précisément la vanne 24, notamment en référence à la .We will now describe the valve 24 more precisely, in particular with reference to the .

La vanne 24 est notamment formée autour d’un axe de vanne X24 et d’un axe de raccordement XR sensiblement perpendiculaire à l’axe de vanne X24. La vanne comprend un corps 101, un électroaimant 102 de type bobine, un piston 103, un bouchon 104, un aimant permanent 105, un ressort de compression 106, un écrou 107 et une chemise 108.The valve 24 is in particular formed around a valve axis X24 and a connection axis XR substantially perpendicular to the valve axis X24. The valve comprises a body 101, a coil-type electromagnet 102, a piston 103, a plug 104, a permanent magnet 105, a compression spring 106, a nut 107 and a liner 108.

Le corps 101 comprend un passage 110 pour le fluide caloporteur. Un raccord amont 111 permet d’y accoupler la conduite aval 7 dans sa partie qui s’étend en direction du condenseur 6. Un raccord aval 112 permet d’y accoupler la conduite aval 7 dans sa partie qui s’étend en direction de l’évaporateur 3. Dans l’exemple illustré, les raccords 111, 112 sont des raccords mâles de type BSPP (ici, 1/4 de pouce-19 avec un pas de 1,33mm). Les raccords 111, 112 sont coaxiaux avec l’axe de raccordement XR. Chaque raccord comprend une entrée conique 110A qui va en se rétrécissant depuis un diamètre maximal d’entrée D110A, jusqu’à un diamètre minimal D110B, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la vanne 24. Dans chaque raccord, l’entrée est prolongée vers l’intérieur, coaxialement à l’axe XR, par une première portion cylindrique 110B de diamètre égal au diamètre minimal D110B. Le passage 110 s’étend d’une entrée conique 110 A à l’autre.The body 101 includes a passage 110 for the heat transfer fluid. An upstream connection 111 makes it possible to couple the downstream pipe 7 in its part which extends towards the condenser 6. A downstream connection 112 makes it possible to couple the downstream pipe 7 in its part which extends towards the condenser 6. evaporator 3. In the example illustrated, the connections 111, 112 are BSPP type male connections (here, 1/4 inch-19 with a pitch of 1.33mm). The connections 111, 112 are coaxial with the connection axis XR. Each fitting includes a conical inlet 110A which tapers from a maximum inlet diameter D110A, to a minimum diameter D110B, from the outside to the inside of the valve 24. In each fitting, the inlet is extended inwards, coaxially with the axis XR, by a first cylindrical portion 110B of diameter equal to the minimum diameter D110B. The passage 110 extends from one conical 110 A input to the other.

Dans l’exemple illustré, les raccords 111, 112 sont avantageusement soudés avec le reste du corps ; cela évite l’utilisation d’un joint torique ou d’un sertissage pour chaque raccord et supprime tout risque de fuite entre raccord et corps, puisqu’ils ne forment donc qu’une seule pièce.In the example illustrated, the connections 111, 112 are advantageously welded with the rest of the body; this avoids the use of an O-ring or a crimp for each fitting and eliminates any risk of leakage between fitting and body, since they therefore form only one piece.

Le passage 110 comprend une chambre d’obturation 114, cylindrique autour de l’axe de vanne X24 et traversée par l’axe de raccordement XR. La chambre a un diamètre intérieur noté D114. Le passage comprend une deuxième portion cylindrique 110C autour de l’axe de raccordement XR, de diamètre D110C inférieur au diamètre D110B de la première portion cylindrique 110B ; cette deuxième portion 110C relie fluidiquement la première portion 110B du raccord aval 112 avec la chambre 114.The passage 110 comprises a closing chamber 114, cylindrical around the valve axis X24 and crossed by the connection axis XR. The chamber has an internal diameter noted D114. The passage comprises a second cylindrical portion 110C around the connection axis XR, of diameter D110C less than the diameter D110B of the first cylindrical portion 110B; this second portion 110C fluidly connects the first portion 110B of the downstream connection 112 with the chamber 114.

Le passage 110 comprend une troisième portion cylindrique 110D, coaxiale avec l’axe de vanne X24, qui s’étend depuis un orifice 114Z formé dans un fond 114A de la chambre 114. Un siège annulaire 116 est formé dans la chambre 114, autour de cet orifice. La troisième portion a un diamètre inférieur au diamètre D110C de la deuxième portion 110C. Dans l’exemple illustré, le siège est formé, par exemple usiné, d’une seule pièce avec le corps ; ainsi, on élémine tout risque defuite entre le siège et le corps.The passage 110 comprises a third cylindrical portion 110D, coaxial with the valve axis this orifice. The third portion has a diameter smaller than the diameter D110C of the second portion 110C. In the example illustrated, the seat is formed, for example machined, in one piece with the body; thus, any risk of leakage between the seat and the body is eliminated.

Le passage 110 comprend une quatrième portion 110E qui relie fluidiquement la première portion cylindrique 110B du raccord amont 111 avec une extrémité de la troisième portion 110D opposée à la chambre 114. La quatrième portion a un diamètre D110E sensiblement égal au diamètre D110C de la deuxième portion 110C.The passage 110 comprises a fourth portion 110E which fluidly connects the first cylindrical portion 110B of the upstream connection 111 with one end of the third portion 110D opposite the chamber 114. The fourth portion has a diameter D110E substantially equal to the diameter D110C of the second portion 110C.

Ainsi, le passage 110 relie fluidiquement l’entrée 110A du raccord amont 111 à l’entrée 110A du raccord aval 112 en passant par la première portion 110B, la quatrième portion 110E, la troisième portion 110D, la chambre 114, la deuxième portion 110C et la première portion 110B du raccord aval.Thus, the passage 110 fluidly connects the inlet 110A of the upstream connection 111 to the inlet 110A of the downstream connection 112 passing through the first portion 110B, the fourth portion 110E, the third portion 110D, the chamber 114, the second portion 110C and the first portion 110B of the downstream connection.

Le fond 114A de la chambre 114 est sensiblement perpendiculaire à l’axe de vanne X24. La chambre est ouverte sur tout son diamètre, à l’opposé du fond 114A, et comprend autour de cette ouverture, un bord annulaire 114B.The bottom 114A of the chamber 114 is substantially perpendicular to the valve axis X24. The chamber is open over its entire diameter, opposite the bottom 114A, and includes around this opening, an annular edge 114B.

La chemise 108 comprend un cylindre 108A disposé coaxialement à l’axe de vanne X24 et de diamètre intérieur D108 inférieur au diamètre intérieur D114 de la chambre 114. La chemise comprend aussi une collerette extérieure 108B qui s’étend à une extrémité du cylindre 108A. La collerette 108B est en appui sur le bord annulaire 114B de la chambre. Un joint torique disposé autour du bord annulaire, assure une étanchéité entre la collerette et le corps 101. Le cylindre 108a prolonge axialement la chambre 114 au-delà de son bord annulaire 114B, en s’éloignant du fond 114A.The liner 108 comprises a cylinder 108A arranged coaxially with the valve axis The collar 108B rests on the annular edge 114B of the chamber. An O-ring placed around the annular edge ensures a seal between the collar and the body 101. The cylinder 108a extends axially the chamber 114 beyond its annular edge 114B, moving away from the bottom 114A.

Le bouchon 104 est disposé et ajusté dans le cylindre 108A, à son extrémité libre opposée à la collerette 108B ; il comprend un épaulement 104A qui prend appui sur un bord circulaire de cette extrémité libre. Le bouchon comprend deux gorges périphériques 104B ; chacune permet d’y loger un joint torique respectif qui assure une étanchéité entre le bouchon 104 et le cylindre 108A.The plug 104 is placed and adjusted in the cylinder 108A, at its free end opposite the collar 108B; it includes a shoulder 104A which rests on a circular edge of this free end. The plug includes two peripheral grooves 104B; each allows a respective O-ring to be accommodated which ensures a seal between the plug 104 and the cylinder 108A.

L’écrou 107 est vissé dans le corps 101 de sorte que la collerette 108B est maintenue pincée contre le bord annulaire 114B du corps et comprime le joint torique qui le borde.The nut 107 is screwed into the body 101 so that the flange 108B is held pinched against the annular edge 114B of the body and compresses the O-ring which borders it.

Le piston 103 est monté coulissant dans le cylindre 108A, entre le bouchon et le siège 116. Il comprend, à une première de ses extrémités, un tampon 118 prévu pour venir en appui sur le siège 116 de sorte que dans la position fermée, illustrée à la , le tampon 116 vient obturer de façon étanche à l’ammoniac, liquide ou gazeux, l’orifice 114Z de la chambre 114.The piston 103 is slidably mounted in the cylinder 108A, between the plug and the seat 116. It comprises, at one of its ends, a buffer 118 intended to come to bear on the seat 116 so that in the closed position, illustrated to the , the buffer 116 seals the orifice 114Z of the chamber 114 in a tight manner against liquid or gaseous ammonia.

Un logement 103A est formé dans le piston 103 au travers d’une face postérieure 103B, opposée à la première extrémité, en vis-à-vis du bouchon 104. Le ressort 106 est disposé précontraint dans le logement, en appui d’une part contre le bouchon, et d’autre part contre un fond 103C du logement. Le ressort tend à repousser le piston dans la position fermée, illustrée à la , et à l’y maintenir, à l’encontre d’une pression à l’amont de la chambre, dans la troisième portion 110D du passage 110.A housing 103A is formed in the piston 103 through a rear face 103B, opposite the first end, facing the plug 104. The spring 106 is arranged pre-stressed in the housing, supporting on one side against the cap, and on the other hand against a bottom 103C of the housing. The spring tends to push the piston back into the closed position, shown in , and to maintain it there, against a pressure upstream of the chamber, in the third portion 110D of the passage 110.

Le piston comprend en outre un circuit d’équilibrage pour harmoniser les pressions du fluide sur sa périphérie. Pour cela, le piston comporte notamment un méplat 103D parallèle à l’axe de vanne X21 ; ainsi, le fluide peut circuler le long du piston dans le cylindre108, depuis la chambre 114 et jusqu’à la face arrière 103B du piston, ou inversement. Aussi, le circuit d’équilibrage comprend un boyau qui relie le fond 103C du logement 103A axialement avec une face arrière du tampon 118 et transversalement avec le méplat 103D ; ainsi, la pression dans le logement est toujours sensiblement égale à celle dans la chambre. Ceci permet un déplacement du piston sensiblement sans contrainte fluidique.The piston also includes a balancing circuit to harmonize the fluid pressures on its periphery. For this, the piston includes in particular a flat 103D parallel to the valve axis X21; thus, the fluid can circulate along the piston in the cylinder 108, from the chamber 114 and to the rear face 103B of the piston, or vice versa. Also, the balancing circuit includes a hose which connects the bottom 103C of the housing 103A axially with a rear face of the pad 118 and transversely with the flat 103D; thus, the pressure in the housing is always approximately equal to that in the room. This allows movement of the piston substantially without fluidic constraints.

L’électroaimant 102 permet de déplacer le piston de la position fermée à une position ouverte, non illustrée, ou d’une position ouverte à la position fermée. L’électroaimant 102 et la chemise sont ajustés entre eux ; l’électroaimant est disposé autour du cylindre 108A, de sorte que la bobine produisant le champ magnétique est elle-même disposée autour de ce cylindre. L’électroaimant est en appui contre le corps 101, autour de l’écrou 107.The electromagnet 102 makes it possible to move the piston from the closed position to an open position, not illustrated, or from an open position to the closed position. The electromagnet 102 and the jacket are adjusted together; the electromagnet is arranged around the cylinder 108A, so that the coil producing the magnetic field is itself arranged around this cylinder. The electromagnet rests against body 101, around nut 107.

L’aimant permanent 105 est disposé contre le bouchon 104 ; contre une face du bouchon axialement opposée à celle contre laquelle le ressort 106 est en appui. L’aimant 105 est prévu pour maintenir le piston dans une position ouverte dans laquelle la face postérieure 103 B du piston est plaquée contre le bouchon et le ressort 106 est entièrement replié dans le logement 103A. Ainsi configurée, la vanne 24 peut être maintenue ouverte, sans action de l’électroaimant 102, permettant la libre circulation du fluide dans le circuit aval 7.The permanent magnet 105 is placed against the plug 104; against a face of the plug axially opposite to that against which the spring 106 rests. The magnet 105 is designed to hold the piston in an open position in which the rear face 103 B of the piston is pressed against the plug and the spring 106 is completely folded into the housing 103A. Thus configured, the valve 24 can be kept open, without action of the electromagnet 102, allowing the free circulation of the fluid in the downstream circuit 7.

Aussi, la vanne 24 peut être maintenue fermée, sans action de l’électroaimant 102, afin de couper la circulation du fluide dans le circuit aval 7 ; ceci par l’action du ressort à l’encontre du fluide dans la troisième portion 110D.Also, the valve 24 can be kept closed, without action of the electromagnet 102, in order to cut off the circulation of the fluid in the downstream circuit 7; this by the action of the spring against the fluid in the third portion 110D.

Ainsi, le fonctionnement de la vanne 24 est peu consommateur en énergie et plus sûr.Thus, the operation of the valve 24 consumes little energy and is safer.

Néanmoins, en cas de surpression à l’amont de la chambre 114, si le piston est en position fermée, lorsque l’action de la pression du fluide provenant du réacteur sur le bouchon 118 à l’encontre de l’action exercée par le ressort 106, la vanne s’ouvre spontanément. De ce fait, un excès d’ammoniac, gazeux en provenance du réacteur ou liquide provenant du condenseur, est rapidement libéré par la vanne 24.However, in the event of overpressure upstream of the chamber 114, if the piston is in the closed position, when the action of the pressure of the fluid coming from the reactor on the plug 118 counters the action exerted by the spring 106, the valve opens spontaneously. As a result, excess ammonia, gas coming from the reactor or liquid coming from the condenser, is quickly released by valve 24.

Bien entendu, le fonctionnement de la vanne est couplé avec celui des autres éléments de sécurité, afin de garantir un fonctionnement approprié et sécure de la machine thermique 1.Of course, the operation of the valve is coupled with that of the other safety elements, in order to guarantee appropriate and safe operation of the thermal machine 1.

On va maintenant décrire le fonctionnement des éléments de sécurité 21, 22 et 24.We will now describe the operation of the security elements 21, 22 and 24.

Dans un premier cas, si la vanne 24 ne s’ouvre pas sous l’action de l’électro-aimant, c’est-à-dire des moyens de commande 9, elle peut être ouverte spontanément sous la pression de l’ammoniac, gazeux en provenance du réacteur ou liquide provenant du condenseur, à l’encontre de l’action du ressort 106. Si, malgré cela, la vanne 24 ne s’ouvre pas et si la pression mesurée par le pressiomètre 22 dans le circuit amont dépasse un seuil de sécurité SP22, des moyens d’interrupteur 26 coupent l’alimentation des moyens de chauffage 4A ; ainsi, la désorption du fluide est interrompue et son adsorption reprend, à mesure que la température du sorbant diminue, de sorte que la pression dans le circuit amont baisse.In a first case, if the valve 24 does not open under the action of the electromagnet, that is to say the control means 9, it can be opened spontaneously under the pressure of the ammonia , gas coming from the reactor or liquid coming from the condenser, against the action of spring 106. If, despite this, the valve 24 does not open and if the pressure measured by the pressuremeter 22 in the upstream circuit exceeds a safety threshold SP22, switch means 26 cut off the power supply to the heating means 4A; thus, the desorption of the fluid is interrupted and its adsorption resumes, as the temperature of the sorbent decreases, so that the pressure in the upstream circuit drops.

Dans un deuxième cas, si la vanne 24 s’ouvre sous l’action de l’électro-aimant, c’est-à-dire des moyens de commande 9, mais ne contrôle pas correctement l’écoulement du fluide dans le circuit de sorte que la température monte au-delà d’un seuil de sécurité ST21 dans l’évaporateur, lors de la première étape T1 les moyens d’interrupteur 26 coupent l’alimentation des moyens de chauffage 4A ; ainsi, la désorption du fluide est interrompue et son adsorption reprend, à mesure que la température du sorbant diminue, de sorte que la pression baisse dans le circuit ce qui provoque l’évaporation du fluide et la baisse de la température dans l’évaporateur.In a second case, if the valve 24 opens under the action of the electromagnet, that is to say the control means 9, but does not correctly control the flow of the fluid in the circuit of so that the temperature rises beyond a safety threshold ST21 in the evaporator, during the first step T1 the switch means 26 cut off the power supply to the heating means 4A; thus, the desorption of the fluid is interrupted and its adsorption resumes, as the temperature of the sorbent decreases, so that the pressure drops in the circuit which causes the evaporation of the fluid and the drop in the temperature in the evaporator.

De préférence les moyens d’interrupteur 26 comprennent deux interrupteurs montés en série, de sorte que si l’un des interrupteurs demeure fermé, l’autre puisse s’ouvrir et interrompre le chauffage du sorbant.Preferably the switch means 26 comprise two switches connected in series, so that if one of the switches remains closed, the other can open and interrupt the heating of the sorbent.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Au contraire, l'invention est définie par les revendications qui suivent.Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described. On the contrary, the invention is defined by the claims which follow.

Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.It will indeed appear to those skilled in the art that various modifications can be made to the embodiments described above, in light of the teaching which has just been disclosed to him.

Ainsi, les raccords de l’électrovanne ne sont pas nécessairement coaxiaux, et l’axe d’un raccord n’est pas nécessairement perpendiculaire à l’axe de vanne. De plus, un filtre de 50 microns est avantageusement prévu de part et d’autre de l’électrovanne, pour éviter qu’y pénètrent des particules susceptibles de gêner son fonctionnement ; notamment pour éviter des fuites entre le siège et le piston de la vanne.Thus, the solenoid valve fittings are not necessarily coaxial, and the axis of a fitting is not necessarily perpendicular to the valve axis. In addition, a 50 micron filter is advantageously provided on either side of the solenoid valve, to prevent the entry of particles likely to hinder its operation; in particular to avoid leaks between the seat and the piston of the valve.

L’aimant permanent ou le ressort, peuvent aussi être remplacés par des moyens de maintien mécanique, par exemple des moyens d’encliquetage.The permanent magnet or the spring can also be replaced by mechanical holding means, for example latching means.

Les raccords du circuit avec l’électrovanne, l’évaporateur le condensateur ou le réacteur sont de préférence choisis parmi des raccords soudés de type JIC (acronyme de l’anglais : Joint Industrial Council), BSP (acronyme de l’anglais : British Standard Pipe) ou FireLock^TM. Ces raccords ont les avantages suivants :The connections of the circuit with the solenoid valve, the evaporator, the condenser or the reactor are preferably chosen from welded connections of the JIC (English acronym: Joint Industrial Council), BSP (English acronym: British Standard) type. Pipe) or FireLock ^TM . These fittings have the following advantages:

- pas de risque de fuite du fluide vers l’extérieur ;- no risk of fluid leaking to the outside;

- gain de temps au montage ;- saving time during assembly;

- gain de temps au contrôle de l’étanchéité, ce contrôle n’étant plus nécessaire ;- time saved in checking the tightness, this check is no longer necessary;

- flexibilité.- flexibility.

Outre l’architecture de sécurité redondant, les composants de sécurité sont sélectionnés pour augmenter la sécurité du système :In addition to the redundant security architecture, security components are selected to increase system security:

- le niveau minimum d'intégrité de sécurité (en anglais : « Safety Integrity Level » ou l’acronyme « SIL ») pour le système est de niveau 3 (SIL 3), notamment défini par les normes européennes EN61508 et EN62061 ; et,- the minimum safety integrity level (in English: “Safety Integrity Level” or the acronym “SIL”) for the system is level 3 (SIL 3), notably defined by European standards EN61508 and EN62061; And,

- chaque système de sécurité doit avoir au plus une défaillance sur 10.000 demandes sur 25 ans, sans augmentation des risques de surpression.- each security system must have at most one failure per 10,000 requests over 25 years, without increasing the risk of overpressure.

Claims

Thermal machine (1) using a heat transfer fluid (5), characterized in that it has a circuit which comprises, at a downstream end (V), an evaporator (3), and, at an upstream end (M), an reactor (4) containing a sorbent (10) for adsorbing a gas phase of said fluid and a condenser (6) arranged between the evaporator (3) and the reactor (4), a downstream pipe (7) connecting the evaporator and the condenser, an upstream pipe (8) connecting the condenser (6) and the reactor (4), and in addition:
- a thermocouple (21), for measuring a temperature in the evaporator and means (26) for stopping heating said sorbent when this temperature exceeds a threshold; And,
- a pressuremeter (22) for measuring a pressure in the reactor and means (26) for stopping heating said sorbent when this pressure exceeds a threshold.

Machine according to claim 1, characterized in that it further comprises means for regulating the circulation (9, 26) of the fluid in the pipes.

Machine according to claim 2, characterized in that the regulation means (9, 24) comprise a solenoid valve (24) and means (9) for controlling said solenoid valve.

Machine according to claim 3, characterized in that the solenoid valve (24) comprises:
- a body (101);
- a piston (103);
- a first connection (111) and a second connection (112);
- a passage (110) for a fluid between said connectors in said body, this passage comprising a closing chamber (114), a first part (110D, 110E) of said passage extending between the first connector (111) and the chamber, a second part (110C) of said passage extending between the second connector (112) and the chamber;
- a seat (116) being formed around an orifice (114Z) through which the first part (110D) of the passage (110) opens into the chamber (114);
- an electromagnet (102) provided, when activated, to move the piston between a closed position in which it rests against the seat, so that it closes said orifice (114Z), and an open position, in which said fluid can freely circulate in said passage (110);
- first means (106) for maintaining said piston (103) in the closed position, when the electromagnet is not activated; And,
- second means (105) for maintaining said piston (103) in the open position, when the electromagnet is not activated.

Machine according to claim 4, characterized in that the first holding means comprise a spring (106), preferably of the helical type.

Machine according to one of claims 4 and 5, characterized in that the second holding means comprise a permanent magnet (105).

Machine according to one of claims 4 to 6, characterized in that the seat (116) is formed, preferably by machining, in one piece with the body (101).

Machine according to one of claims 4 to 7, characterized in that the connections (111, 112) are formed, preferably by welding, in one piece with the body (101).

Machine according to one of claims 4 to 8, characterized in that the solenoid valve (24) comprises a liner (108) and a nut (107), said liner comprising a cylinder (108A) for sliding the piston (103) therein. in an extension of the chamber (114), and a collar (108B), said nut being provided to maintain said collar in tight engagement with the body (101).

Machine according to claim 9, characterized in that the solenoid valve (24) comprises a plug (104) provided to sealingly close the cylinder (108A) opposite the chamber (114).