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Système frigorifique
La présente invention concerne les systèmes ffigo- rifiques dans lesquels un corps réfrigérant tel que l'anhy- dride sulfureux, le chlorure de méthyle ou ,un. produit chi- mique analogue est comprimé et liquéfié, et ensuite refroi- di et mis à même de se détendre dans un serpentin à. l'inté- rieur d'un compartiment de magasinage, d'un bac à saumure ou leur équivalent. La caractéristique particulière de la présente invention réside dans l'emploi d'un moyen de ré- gler la température du compartiment d'emmagasinement ou du corps à refroidir à l'aide d'une variation de la pression régnant du c8té détente du système.
Ltappareil est destiné
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à être actionné par un moteur électrique comme ci est l'usa- ge dans les systèmes de ce genre, mais toute autre force motrice peut être employée si on le désire. Le moyen em- ployé pour arrêter et mettre en marche le moteur électri- que est un commutateur électrique destiné à établir ou à couper la connection entre le moteur et la source d'éner- gie.
Actuellement, la température du compartiment de ma- gasinage est maintenue entre des limites supérieure et in- férieure déterminées, au moyen d'un thermostat qui est établi de telle fagon que, soit en utilisant la dilatation et la contraction d'un élément bimétallique, soit par l'ef- fet d'un autre dispositif agissant sous l'influence d'un changement de température, il ouvre et ferme le circuit du moteur. Dans le présent appareil, il est fait usage d'un commutateur commandé par la pression et soumis à l'influen- ce de la variation de la pression régnant du cote du systè- me où se fait la détente, une haute pression déterminée produisant la fermeture du commutateur pour mettre le systè- me en marche, tandis qu'une basse pression déterminée ou- vre le commutateur et provoque 1* arrêt du fonctionnement du moteur.
Le commutateur est réglable pour qu'on puisse ré- gler l'appareil de fagon à le faire fonctionner des pres- sions différentes. On utilise aussi une soupape fonction- nement automatique entre le cote haute pression et le coté basse pression du système de circulation et de préférence avec un dispositif actionné par la pression pour maintenir dans des limites déterminées la température du compartiment de magasinage, Il est préférable d'employer une soupape automatique propre à maintenir une quantité constante de réfrigérant du côté détente du système. Dans les systèmes présentant ces caractéristiques générales, lorsque le com-
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presseur cesse de fonctionner, la pression du coté basse pression du système tend à augmenter par suite de l'absorp- tion de chaleur du corps ou compartiment à refroidir.
Avec un dispositif commandé par pression, commandant le fonction- nement de l'appareil frigorifique, la pression du côté dé- tente peut être maintenue entre certaines limites de haute et de basse pression, de telle sorte que la température du compartiment refroidi soit commandée directement par l'appa- reil même.
Le dessin, qui est schématique, montre un compres- seur 1, un compartiment ou corps à refroidir 2, le côté haute pression du système de circulation, comprenant un condenseur indiqué en 3, et le côté basse pression, indiqué en 4. La conduite de basse pression comporte un serpentin 5 (qui peut avoir ntimporte quelle forme voulue) placé à l'intérieur du compartiment de magasinage ou du corps à refroidir, dont on désire régler la température. Comme on le comprendra aisément, le serpentin 5 peut être employé dans un bac à. saumure ou en combinaison avec tout autre ré- cipient ou corps qu'on désire employer.
L'ensemble de 1* appareil de commande est désigné par 6 et il est destiné à une échelle beaucoup plus grande, en comparaison du compresseur, que ce ne serait le cas dans la construction réelle, dans le but de montrer plus claire- ment les différentes pièces du dispositif en détail.
Le compresseur peut être de n'importe quel type approprié, actionné de préférence par un moteur électrique (non représenté) relié à l'arbre 7 du compresseur. Le com- presseur refoule dans la conduite 3 qui est reliée à l'ex- trémité supérieure de l'enveloppe et il est alimenté par la conduite 4. Entre la conduite de haute pression 3 et la @
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conduite de basse pression 4 comprenant le serpentin 5 du cote de la détente, est disposée une soupape de détente indiquée dans son ensemble par 70.
L'invention n'est pas limitée à l'emploi de la forme particulière de soupape de détente qui est représentée, mais il est préférable d'em- ployer ce type de soupape qui- est propre à maintenir un volume constant de réfrigérant dans le c8té basse pression du système. La soupape représentée comprend un organe for- mant soupape 8, du genre pointeau, destiné à ouvrir ou à fermer l'extrémité de la conduite 4 débouchant dans la chambre 9 dans laquelle la soupape est placée. Cette soupa- pe 8 est supportée de fagon à pouvoir pivoter sur un bloc
10 qui est fixé par un pivot au socle 11. A ce bloc 10 est fixé un flotteur consistant en une boule creuse 12 montée sur la tige 13.
L'élévation du niveau du fluide dans l'en- veloppe 9 soulève le flotteur 12 et ouvre la conduite 4 pour permettre l'écoulement du fluide dans celle-ci, et un abaissement du niveau du fluide dans la chambre 9 ferme la conduite 4 vers le côté haute pression du système. On voit donc qu'avec cette soupape, le fluide passe du cote haute pression au cote basse pression uniquement par le fait que la variation du niveau du fluide dans la chambre 9 tend à maintenir un certain volume de fluide du cote haute pres- sion et à faire passer du fluide au cote basse pression aussi rapidement qu*il en sort.
Quel que soit le réfrigérant employé, il existe une relation définie entre la température et la pression du réfrigérant liquide ou de sa vapeur saturée dans le serpen- tin de détente du système, c'est-à-dire qu'avec l'anhydride sulfureux par exemple, une pression d'environ 0.318 Eg. par cm2 indique une température de -3,890 0 du liquide ré- frigérant ou de sa vapeur saturée, et qu'avec une pression de 0.170 Kg. par cm2, la température de l'anhydride sulfu-
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reux est d'environ -6,67 C. On tire parti de ce fait au moyen du dispositif de réglage de la pression qui est directement relié par une conduite 14 à la conduite de détente 4.
Le dispositif de réglage de la pression consiste en une enveloppe 15 à l'intérieur de laquelle se trouve un cylindre plié en accordéon 16 de type bien connu, capable de se dilater et de contracter dans le sens de son axe.
L'extrémité inférieure de cet organe 16 est reliée de fagon étanche à une plaque 17 et l'extrémité supérieure est re- liée de fagon étanche à un couvercle 18 placé sur l'enve- loppe 15. On forme ainsi une chambre 19 hermétiquement fer- mée entre l'organe en accordéon 16 et l'enveloppe 15, cette chambre 19 étant en communication avec la conduite 14.
Dans le cas représenté sur le dessin, la plaque 17 occupe sa position inférieure en contact avec l'extrémité supé- rieure de lorifice d'entrée de la conduite 14, mais lors- que la pression augmente dans les conduites 4 et 14, cet organe 17 est soulevé. A l'intérieur du cylindre en accor- déon 16 se trouve un ressort 20, qui prend appui à son ex- trémité supérieure sur un chapeau 21 et à son extrémité inférieure sur l'organe 17, ce ressort tendant à dilater l'organe 16 et à refouler l'organe 17 dans sa position in- férieure représentée sur le dessin.
Une tige 22 est sup- portée par la pièce de base 17 et s'étend vers le haut à travers le chapeau jusqu'à, un commutateur électrique du type à lame de couteau, c'est-à-dire du genre comprenant une lame 23 destinée à venir en prise avec la pièce de contact 24 des fils 25 et 26 du circuit de commande. Un mouvement ascendant de lorgane 17 et de la tige 22, pro- voqué par une augmentation de pression dans la conduite 4, produira la fermeture du commutateur et la fermeture du
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circuit du moteur électrique, ce qui met celui-ci en mar- che et fait fonctionner le compresseur.
Une diminution de pression dans la conduite 4, suffisante pour permettre au ressort d'agir et de refouler l'organe 17 vers le bas jusque dans sa position représentée sur le dessin ouvre le commuta- teur, ce qui coupe l'arrivée du courant au moteur et arrête ainsi le fonctionnement du compresseur.
On comprendra le fonctionnement du système d'âpres les explications qui suivent: On supposera qu'on désire main- tenir entre -3,89 C et - 1,11 0 le compartiment de magasi- nage ou corps à refroidir et qu'on emploie l'anhydride sul- fureux comme réfrigérant. Le principe du fonctionnement s'ap- pliquera à n'importe quel réfrigérant mais les valeurs numé- riques dépendent du réfrigérant employé.
La quantité de chaleur traversant n'importe qui conducteur par unité de temps peut être exprimée par l'é- quation Q=A x (T' -T") x c, dans laquelle Q est la quan- tité de chaleur transmise par unité de temps et représente par conséquent la vitesse d'écoulement de la chaleur dans le conducteur. A est la surface effective du conducteur dans lequel la chaleur passe. T' est la température de la source de chaleur, c'est-à-dire dans le cas présent la tem- pérature du corps à refroidir. T" est la température du fluide qui absorbe la chaleur des corps plus chauds et dans ce cas c'est la température du réfrigérant en ébullition.
C est le coefficient qui devient une constante pour des conditions similaires.
Dans tout système frigorifique, lorsque le compres- seur marche à une vitesse constante, Q est pratiquement une quantité constante. A est également constante lorsqu'une soupape à flotteur est intercalée dans le système, comme on
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l'a représenté, pour commander l'écoulement du réfrigérant comprimé de la chambre 9 dans le serpentin de détente 5, et C est une constante pour. n'importe quel genre de système lorsque les conditions sont similaires, et par conséquent la quantité T'- T" est également constante (et supposée être égale à 5,5 C à titre d'exemple) pendant que le systè- me fonctionne. La valeur de (Tt - T") peut être modifiée suivant les circonstances.
Si la température du compartiment de magasinage est de 1,1 C et s'il faut une différence de 5,5 C pour refouler la chaleur par la surface disponible du serpentin de détente 5 à la vitesse requise, la température de l'agent réfrigérant doit alors être de -6,60 0 et avec l'anhydride sulfureux la pression dans le serpentin d'évaporation ou de détente doit être d'environ 0,176 Kg. par cm2 au manomètre.
Comme la machine continue à fonctionneret absorbe de la. cha- leur du compartiment de magasinage, la température de ce dernier s'abaisse et atteint finalement le minimum de -3,89 C; à ce moment la température du réfrigérant dans le serpentin de détente doit être de -9,44 C et correspond à une pres- sion au manomètre d'environ 35 grammes par cm2, Sous cette pression réduite, Inaction du ressort 20 ouvre le commuta- teur, ce qui arrête le fonctionnement du moteur et du com- presseur. Comme le compartiment de magasinage a atteint une température de -3,89 C, et que la température du liquide dans le serpentin 5 est de -9,44 C la chaleur continuera à passer du compartiment au réfrigérant.
Comme le compresseur est arrêté à ce moment, cette chaleur supplémentaire passant dans le réfrigérant provoque une augmentation de pression dans la ligne de conduite 4 et dans le serpentin 5 et lorsque cette pression atteint envi- on 0,318 Kg. par cm2 au manomètre, la vaporisation cesse
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parce que la température d'évaporation de l'anhydride sulfu- reux sous une pression 0.318 Kg. est de -3,89 C. Dans ces conditions, lorsque le compartiment de magasinage a atteint une température de -1,1 C, le réfrigérant contenu dans le serpentin de détente a aussi atteint le même degré de tempé- rature,= et à cette température la pression dans le serpen- tin d'évaporation sera d'environ 0,492 Kg. par cm2, ce qui provoque la fermeture du commutateur et met le moteur en marche.
La mise en marche et l'arrêt de l'installation sont donc commandés par la variation de la pression dans le cote basse pression du système, la température du compartiment de magasinage est maintenue entre -3,89 0 et -1,1 0 et l'on dispose ainsi d'une différence de pression de 0,457 Kg. par cm2 pour actionner le commutateur. Les données indiquées se rapportent uniquement aux températures stipulées, mais le commutateur peut être réglé en variant la tension d'un ressort de sorte qu'on peut réaliser la mise au point pour n'importe quelles limites désirées de température entre les- quelles on désire maintenir un compartiment de magasinage.
Avec un commutateur commandé par un thermostat, la mise en marche et l'arrêt du mécanisme se feraient entre des limites distantes de 0,176 Kg. par cm2 parce que la pression cor- respondant à une température de -1,1 0 est de 0,492 Kg. et que la pression correspondant à-3,89 0 est de 0,318 Kg. par cm2. Grâce à la disposition qui vient d'être décrite, on dispose d'une différence de pression relativement grande pour le fonctionnement du commutateur, de façon à ne permet- tre qu'une variation relativement minime de la température du corps à refroidir.
Il résulte clairement de ce qui précède que le dispositif est simple et peu coûter, que la température du @
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compartiment de magasinage peut être maintenue avec préci- sion par la variation de la pression dans la conduite de dé- tente plutôt que par la température du corps ou comparti- ment à refroidir, et que'par l'emploi de la soupape comman- dée par flotteur, le liquide réfrigérant est automatiquement transféré du côté haute pression au coté basse pression, pratiquement aussi vite qu'il s'accumule, et une quantité maximum pratiquement constante de réfrigérant est maintenue dans la conduite dtévaporation, ce qui réalise les condi- tions dans lesquelles on obtient les résultats les plus ef- ficaces.
REVENDICATIONS
1.- Système frigorifique du genre à compresseur, comprenant un coté basse pression ou de détente, placé en relation d'absorption de chaleur avec l'objet à refroidir, et un côté haute pression, caractérisé en ce qu'une quanti- té constante ou sensiblement constante de liquide réfrigé- rant est automatiquement maintenue dans le côté basse pres- sion ou de détente et en ce que le fonctionnement du compres- seur est commandé automatiquement par des variations de la pression régnant dans le côté hasse pression ou de détente.