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Disposition de machina frigorifique pour grands éearte
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de refroidissement.
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La présente invention concerne une machin6;i. gorifique destinée ²xéâlisar économiquement de grands écarta de refroidiasemaiit.
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Bien que la description qui suit et* trait plus par- ticulièrement aux machines frigorifiques à évaporation di- recte d'eau ou autre liquide dans le vide, on comprendra que l'invention soit applicable à tous autres types de ma- chines frigorifiques.
L'intérêt que.présente le refroidissement en cascade pratique dans le cas de grand écart de refroidissement est bien connu et s'explique par le gain de puissance obtenu pour le fonctionnement des appareils de compression lesquels sont prévus en autant d'éléments que la cascade comporte de phases, d'où il résulte une réduction notable du rapport de compression des organes ad hoc.
Un premier dispositif, représenté schématiquement fige 1, qui déjà a été réalisé, comporte trois évaporateurs a b c dans le premier desquels le liquide à refroidir pé- nètre en jl et est'extrait après première phase de refroi- dissement par une pomps e refoulant dans 1* évaporât sur b à la sortie duquel, après avoir subi une deuxième phase de refroidissement, le liquide est repris par une pompe f et refoulé dans l'évaporateur c d'où- il est extrait complète- par ment refroidiune pompe g qui le refoule à travers les ap- pareils d'utilisation h;
dans lesquels, après réchauffement, il est à nouveau puisé par l'évaporateur a à travers la tu- bulure d.
Les appareils de compression i j k (éjecteur à vapeur ou compresseurs) refoulent dans des condenseurs indépendants 1 m n alimentés d'eau en parallèle par le collecteur o.
Cette disposition .apporte déjà une amélioration du fait que seul, l'appareil de compresssion k aspire à la plus basse température et, par conséquent, avec un moins bon
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rendement, .alors que les appareils-'de compression j et i travaillent' sous des températures d'aspration plus élevées et partant, plus favorables.
Toutefois, la disposition, ainsi réalisée est compliquée et peu économique du fait de la présence, entre chacun des. évaportteurs,de pompes d'extraction qui absor- tent une puissance motrice pour leur commande. par ailleurs, l'installation ainsi conçue requiert un débit d'eau de con- densation considérable nécessitant pour son extraction une puissance motrice très importante,sauf , bien entendu, dans le cas ou. l'on peut. réaliser l'écoulement barométrique.
la présente invention a précisément pour but d'obvier aux inconvénients exposés plus haut, c'est- à-dire de réaliser de. grands écarte de refroidissement au moyen d'une consommât ion réduite de force motrice (et de vapeur s'il s'agit d'éjecteurs) et d'une faible quantité d'eau de condensation.
La fig.2 schématise la disposition de ma- chine frigorifique objet de l'invention, on y retrouve , comme dans la disposition précédente représentée fig. 1, les évaporateurs a b c et les condenseurs 1 m n ;
les ap- pareils de compression j i k représentés à titre d'exemple par des électeurs à vapeur pourraient être de tout autre système, par exemple des compresseurs; rotatifs,
Dans cette disposition les évaporateurs a b c ont la particularité d'être superposés dans le but d'assurer par gravité l'écoulement,, d'un évaporateur à' l'autre, du liquide à refroidir, ce qui supprime les pom- pes e f (Fig.1).
On intercale des dispositif entre chacun des évaporateurs, permettant le libre écoulement, d'un évaporateur à l'autre , du liquide à refroidir, tout en
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conservant l'individualité de vide requise pour chacun des étages envisagés. Un dispositif dans le genre des siphons p q par exemple, répond parfaitement à ce but.
A sa sortie de l'évaporateur inférieure c, le liquide, complètement refroidi, peut être extrait par les moyens usuels, barométriquement ou par la pompe r .
De même que les évapora leurs, les conden- seurs 1 m n utilisés offrent la particularité d'être super- posés, ce qui permet d'utiliser une même masse d'eau tra- versant en série les dits condenseurs. Dans le cas où , comme le représente la fig.2 à titre d'exemple, les con- denseurs sont du type par mélange , le libre écoulement , d'un condenseur à l'autre, de l'eau de condensation, est également assuré au moyen d'un dispositif analogue à celui prévu pour l'écoulement du liquide à refroidir à travers les évaporateurs. par exemple: des siphons p' q'.
Cetagencement n'exclut pas la possibilité de fournir à l'un quelconque des étages de condensation envi- sagés un appoint d'eau franche dans le cas ou il serait né- cessaire d'amoindrir la tension régnant dans l'un ou l'autre des condenseurs.
Une autre caractériatique importante de la machine réside dans l'ordre rationnel dans lequel sont re- liés, en passant par les appareils de compression, les évaporateurs aux condenseurs, cet ordre étant choisi de manière que les appareils de compression desservant chacun des évaporateurs échappant dans les milieux les mieux choisis en tant que pression.C'est ainsi que l'appareil de compression k aspirant dans l'évaporateur ± le plus froid, refoule dans le condenseur le moins chaud 1, bénéficiant
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ainsi d'une importante.. réduction ,du rapport de compression, alors que l'appareil de compression i desservant l'évapora- teur le moins froid peut, sans inconvenant! , déboucher dans le condenseur le plus chaud.
les- appareils de compression desservant les évaporateurs intermédiaires sont connectés selon le même principe; notamment s'il s'agit d'une machine à trois éva- porateurs, l'appareil de compression j desservant l'évapo- rateur moyen b débouchera directement dans le condenseur milieu m.
A sa sortie du condenseur inférieur n , l'eau chaude sera extraite par tous moyens connus, tels, entre autres, que: pompe quelconque a ou tube barométrique usuel.
Le vide aux condenseurs est assuré au moyen d'appareils extracteurs d'air de type approprié, par exemple des éjecteurs à vapeur, caractérisés par un agencement spé- cial d'électeurs en série comportant autant d'éjecteurs d'amont t u v qu'il y a de condenseurs à desservir; ces éjecteurs d'amont travaillent en parallèle et refoulent à une pression sensiblement commune entretenue par un étage de compression w commun aux différents éjecteurs d'amont , combinaison permettant d'assurer économiquement le vide dans les différents étages de condensation. l'extracteur d'air ainsi disposé peut être, ou non, muni de condenseurs auxiliaires.-alimentés d'une façon quelconque.
Indifféremment un seul appareil extracteur d'air de type quelconque peut être utilisé pour créer le vide dans la totalitédes condenseurs prévus. L'appareil d'ex- traction d'air aspire dans ce cas, directement dans le con- denseur le plus froid, et l'air à extraire du condenseur le
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plue chaud rejoint ce même condenseur en passant par le ou les condenseurs intermédiaires dans lesquels il se refroidit pour arriver sous le volume le plus réduit jusqu'au con- denseur le plus froid ou, comme il est dit ci-dessus, il est aspiré par l'extracteur d'air .
On-se rende compte de l'économie considé- rable de force motrice, de vapeur et d'eau inhérente à l'emploi de la disposition décrite, dont la réalisation n'est pas strictement liée à la figure donné à titre d'ex-am- ple. En particulier, le nombre d'évaporateurs et de con- denseurs que comporte la machine peut être quelconque et les condenseurs utilisés pourraient être du type à surface au lieu d'être à mélange; dans. le cas de¯ condenseur à sur- face, l'eau de circulation pourrait être refoulée en série dans les divers condenseurs que comporte le système et l'extraction de l'air pourrait être effectuée par tous moyens usuels connus ou, mieux, conformément aux dispositifs envisagés plus haut au sujet des condenseurs à mélange.
- Quant à l'extraction de l'eau condensée, elle pourrait être également pratiquée de toute façon connue ou mieux , au moyen d'une pompe unique desservant à la fois la tota- lité des condenseurs envisagés. l'application de la disposition ci-dessus dé- crite aux machines frigorifiques à gaz liquéfiables est trèa simple, la disposition est conçue de telle façon que le liquide à refroidir (saumure par exemple) s'écoule par gravité d'un évaporateur à l'autre, en commençant par lé- vaporateur travaillant ous la température la plus élevée;
le refoulement des appareils de compression desservant tion chacun des évaporateurs est dirigé vers l'étage de condensa/
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le plus approprié, et la? 4fférents étages de condensation sont alimentés par circulation d'eau en. série de façon à réaliser l'économie désirés.
On comprend d'ailleurs que les moyens décrits ci-
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............, dessus peuvent être appliqués ensemble ou séparément sana sortir du cadre de la présenta invention.
Il va de soi que les appareils de compression, les évaporateurs et les condenseurs peuvent être de forme ou de type quelconque et ces deux derniers appareils peuvent être composés de corps horizontaux au lieu de verticaux. le nombre de chacun de ces appareils pourrait également être quelconque.
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REVENDISATIOM.
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Disposition de machine frigorifique pour la ré- alisation économique de grands écarta de température, appli- cable en particulier aux machines frigorifiques à évapora- tion directe d'eau 6-et. de tout autre liquide dans le vide et applicable, par surcroît,, aux machines à compression de gaz cette disposition, dans le cas des machines à évapo- ration directe d'eau ou de tout autre liquide dans le vide étant caractérisée par: 1 iagencement superposé: a) De plusieurs évaporateurs réalisant autant d'étages de refroidissement l'écoulement du liquide à re- froidir s'effectuant librement par gravité d'un étage à l'autre sans l'adjonction d'aucun dispositif mécanique; pour assurer cet écoulement;
b) de plusieurs condenseurs permettant,à une même masse d'eau de condensation de s'écouler en easeade, les condenseurs étant d'un type quelconque, à mélange ou a.-sur- ...' ; face et dans ce dernier cas, pouvant être également aliment ' tés d'eau en cascade au moyen de tout dispositif connu \ tels
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entre autre que: pompe, château ciseau ,siphon; -
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ao L'ordre particulier et rationnel dans lequel les évaporateurs sont reliés aux condenseurs en passant par les appareils de compression (électeurs à vapeur, compres- seurs rotatifa par exemple) de façon que l'appareil de sq , compression aspirant dans l'évaporateur le plus froid re- foule dans le condenseur le moins chaud, l'appareil de compression desservant l'évaporateur le plus chaud échap- pant également dans le condenseur le plus chaud;
les ap- pareils de compression desservant les étages moyens de refroididssemnt étant connectés de façon analogue; en par- ticulier dans le cas où il s'agit d'une machine à trois étages d'évaporation pouvant comporter également trois étages de condensation, l'appareil de compression desser- vant l'évaporateur intermédiaire refoulant dans le con- danseur intermédiaire.
3 agencement entre les étages successifs des évaporateurs, et entre ceux des condenseurs, de: disposa tifs tels que siphons jouant le rôle de gardes hydrauliques permettant aux liquides de s'écouler librement à travers les différentes capacités, tout en empêchant l'équilibre des tensions entre chacun des étages envisagés, 40 La réalisation du vide dans les différents étages de condensation au moyen d'extracteurs d'air de tout dispositif connu (par exemple des éjecteurs à vapeur en série) connectés de façon caractéristique comportant autant d'éjeeteurs d'amont qu'il y a de condenseurs à des- servir, chacun de ces éjecteurs refoulant 4 une tension sensiblement commune entretenue par un éjecteur d'aval commun aux différents extracteurs d'amont.
5 Une variante de l'extraction d'air consistant en ce que l'air et les gaz incondesalbes à extraire des
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différante sont dirigés- vers le condenseur le plus frôla dans lequel aspire un appareil extracteur d'air, desservant ainsi, dans lea meilleures conditions, la totalité dea condenseurs de la machine,
6 Dans le cas d'application de la disposi- tion superposés à une machine frigorifiqueà compression d'air ou de gaz quelconques l'agencement est tel que le liquide ou la saumure'à refroidir* s'écoule en cascade d'un évaporateur à l'autre en commençant par 1* évapora- tour dans lequel règne la pression la moins basse en fi- nissant par lévaporateur ou.règne la plus basse pression, les appareils de compression desservant chacun des ap- pareils. d'évaporation superposés- refoulant dans. des:
con- deseurs à tension d'autant plus basse que la température! à réaliser à l'évaporateur considéré est elle-même très basse et les différents, condenseurs superposés, com- ponant la cascade de condensation étant aux-mêmes re- froidis par une maffia masse d'eau circulant en série avec ou non appoint d'eau fraîche.