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Maohine à froid du type à absorption-
La présente invention se rapporte à une ma- chine à froid du type à absorption, dans laquelle, étant donné un agent réfrigérant approprié, celui-ci est alter- nativement expulsé d'une matière absorbante par voie de chauffage et est réabsorbé ensuite par abaissement de pression par la matière absorbante avec production de froid.
Cette machine a pour but de faire réaliser, en Même temps que la construction en est essentiellement simplifiée, une absolue sûreté du fonctionnement et l' infaillibilité de celui-ci, ainsi qu'une accroîssement de rendement effectif, outre la diminution essentielle de la surveillance et de l'entretien de la machine*
Les considérations théoriques servant de bases à un résultat, de cette valeur reposent sur une connaissance plus approfondie des propriétés physiques inhérentes aux agents frigorifiques ainsi qu'aux agents
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absorbants, mais jusqu'à présent incomplètement examinées et susceptibles d'orienter les procédés de production du froid dans des .voies tout-à-fait nouvelles. Pratiquement,
cette connaissance améliorée se traduit par une concep- tion adéquate de la construction' des éléments et agence- ments distincts faisant partie de la machine productrice du froid, de sorte de pouvoir en tirer parti indifféren- ment en corrélation avec l'application du nouveau procédé de production de froid de même qu'avec celle des procédés antérieurs conne on va d'ailleurs l'expliquer plus ample- ment dans le texte qui va suivre, en tablant sur des exemples réalisateurs de caractère pratique, avec préfé- rence aux dessins annexés.
Dans ces dessins:
La figure 1 montre la disposition d'ensemble d'une machine frigorifique du type à absorption fonction- nant selon le nouveau procédé de production du froid, qui peut être qualifiée comme délimitant le domaine cons- tructif et est appliquée à une armoire-frigorifique d'u- sage ménager;
Les figures 2 à 7 donnent plusieurs vues en coupe longitudinales et transversales d'éléments refroidis par L'air ou par l'eau, pouvant s'employer aussi bien convie cuiseurs à absorption que comme réfrigérants.
La figure 8 représente schématiquement une machine frigorifique fonctionnant avec emploi de matières absorbantes solides selon le principe de la Liquéfaction .Périodique, et comportant un système de refroidissement par l'air solidairement contrôlé parle moyen de clapets;
Les figures 9 et 10 font voir deux exemples d'exécution qui se distinguent par la nature spéciale de la transmission de l'effet frigorifiant du réfrigérant à la chambre frigorifique..
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Avant de passer à l'explication détaillée de la construction ainsi que du mode de fonctionnement de La machine frigorifique représentée par la figure 1, il semblé indiqué,pour une meilleure compréhension,d'exposer une par une ses principales p arties constitutives ain si que Le principe de la méthode de production du froid ici appli- quée. Partant de ce point, posons d'abord que tous Zes exemples d'exécution ioi représentés travaillent avec emploi de matières d'absorption solides desquelles l'agent frigorifiant est expulsé sous la forme gazeuse,pour être réabsorbé par la suite.
On sait que ces matières ont un pouvoir conducteur de chaleur médiocre et c'est de ce facteur qu'il faut tenir compte pour la conception des éléments constructifs destinés à les contenir, en ce sens que, à l'intérieur de ces éléments, sont p révues des surfaces de chauffe de grande étendue et très ramifiées en contact intime l'une avec l'autre et en alternance avec des canaux pour la transmission de L'agent frigori- - fique à l'état gazeux.
La figure 2 montre l'exemple d'exécution d'un de ces éléments destinés à servir de ouiseur à absorption: il consiste, dans ses grandes lignes, en un récipient 20, dans lequel on a logé de force un système, en forme d'é- toile 21, de tôles ondulées, qui est introduitdans le récipient au moyen d'un tube central 22, tout en changeant de forme, et ce'La de façon à se trouver en fin de compte en contact intime avec la paroi de récipient d'une part, et avec la paroi du tube d'autre part.
Grâce à cette tôle ondulée, des cellules 23 et 24 dirigées en sens axial sont formées Les premières devant contenir les matières absorbantes, tandis que les secondes contiendront une masse perméable aux gaz, mais imperméable aux matières
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à l'état solide, soit, par exemple, des copeaux de fer.
Un rembourrage de la même masse se trouve aussi dans le fond et dans le voussure du haut du récipient 1. En outre des languettes sont prévues qui pénètrent dans les cel- jules 23, et sont formées par estampage et cintrage latéral dans les ramifications radiales de la tôle ondulée,pour servir à transmettre jusqu'en plein milieu de$ cellules 23 les effets soit d'une chauffe soit d'une réfrigération .
Le récipient 1 est, de son côté enfermé en ménageant un peu de jeu latéral, dans une enveloppe concentrique 25 calorifugée d'une isolation à l'extérieur, et, dans l'es- pace de jeu réservé entre les deux, l'on a pressé encore une autre tôle ondulée 26. L'on a, de même, prévu dans le tube central 22 un système identique de tôle ondulée 27 maintenu par le fourreau d'un élément chauffant 28. De plus, le tube 22 est calorifuge à sa paroi interne,d'un revêtement isolateur ou calorifuge afin que la chauffe du récipient ne puisse se faire que de l'extérieur.
Plus bas, dans le calorifugeage de l'enveloppe 29. on a ménagé deux orifices à air non obturables 7, tandis qu'en haut, se trouve un orifice à air 6 obturable par un cla- pet. Un tube 30 rattaché au récipient 20 sert à l'évacua- tion ainsi qu'à l'amenée du fluide volatil réfrigérant
Dans 'La forme réalisatrice représentée en figure 3, le tube 22 est à isolation vers l'extérieur; entre lui et la paroi proprement dite du récipient l'on a ménagé une chambre annulaire 31 raccordée par les deux extrémités à une conduite de refroidissement.
En outre, l'enveloppe 25 qui entoure directement le récipient 20 est fermée de toutes parts, et de son fond, monte un tube- siphon 32 au travers du tube 22, pour prendre fin dans le haut. En dessous du tube-siphon, l'on a disposé un agence- ment de chauffage 28 avec flamme chauffantes de ;façon à
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ce qu'il reste, entre elle et l'enveloppe d'isolation extérieure, un espace annulaire pour ménager l'entrée d' air dans le canal annulaire extérieur. De plus, des perforations de tirage 33 sont ménagées en haut et en bas dans le tube-siphon.
Dans la figure 4 les tôles ondulées sont rem- placées par des espèces de rondelles élastiques trouées, conformées en assiettes 22 qui, directement ou bien sous interposition de moyens intercalaires, sont montées sur le tube central 3 et subissent un certain pliage à l'en- trée dans le récipient 1. ce qui assure un contact bien ferme, aux deux côtés, avec des parties bonnes oonduo- trices de la chaleur.
La figure 5 donne une coup e transversale correspondant à la figure 4, tandis que les figures 6 et 7 donnent des coup es transversales d'autres modes d'exé- cution de ces éléments, dont celle de la figure 6 se distingue tout spécialement par une construction très ramassée.
Le mode de fonctionnement de ces divers élé- ments va être expliqué plus en détail, en corrélation avec l'installation totale.
Provisoirement, il importe qu'ils puissent servir particulièrement comme- cuiseurs à absorption dans les machines frigorifiques jusqu'ici employées fonction- nant avec Liquéfaction périodique de l'agent réfrigérant, mais aussi comme réfrigérants évaporateurs dans le procé- dé de production du froid basé sur les connaissances et constatations mentionnées plus haut.
Conformément à ce procédé, l'agent producteur de froid n'est pas liquéfié : il est plutôt transféré dans un agent d'absorp tion convenable accumulé lui-même dans l'évaporateur et hors duquel il est reohassé, lors
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d'un abaissement de La pression en produisant du froid, pour être alors absorbé de nouveau dans te cuiseur à ab- sorption.
Ce processus présuppose qu'il existe une cer- taine gradation ou étagement dans le pouvoir d'absorption des matières absorbantes se trouvant d'une part dans le ouiseur à absorption et d'autre part dans l'évaporateur, laquelle gradation est obtenue par l'emploi de matières abso rbantes soit de différente soit de même espèoe,Z'a- gent échangeur étant, en oe dernier cas, contenu à divers degrés de saturation ou bien on y aboutit de toute autre manière appropriée.
L'on peut même employer, dans l'ab- sorbeur, des matières d'absorption choisies telles que leur Liquéfaction se fera au refroidissement, avec absorp- tion de chaleur; toutefois, -il faut qu'elles soient logées dans des milieux véhiculants extrêmement susceptibles d' agir par aspiration et oaptation afin que leur liquéfac- tion ne soit pas accompagnée d'une diminution de 'Leur surface d'absorption effective.
Comme on peut le voir, ce procédé de pro- duction du froid rend nécessaire un autre genre de change- ment dans L'état d'aggrégation de t'agent réfrigérant, et pour cette raison il peut aussi se pratiquer à des pres- sions beaucoup moins élevées qu'auparavant. Or, il en résulte de nombreux et remarquables avantages, savoir:
D'abord, ce faisant, l'expulsion de t'agent volatil peut, tant au cours de la phase de cuisson que de la phase réfrigérante être poussée beaucoup plus loin, voire même jusqu'à un épuisement complet des matières absorbantes;
et, Lors du Processus de réabsorption, ce n'est pas seulement La chaleur de vaporisation, mais aussi la totaZité de La chaleur de formation émise préalablement à la communication établie dans l'évaporateur qui est Libérée ce qui, naturellement, a pour conséquence une amélioration considérable du rendement utile.
IL s'ensuit
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que, égalité de rendement, le jeu d'apparèizà nécessaire pour la mise en pratique de ce procédé de réfrigération peut être beaucoup plus petit, qu'ils peuvent être exé-
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outés avec des parois beaucoup plus mirwes, et, par oonsé- quent, à un prix de revient beaucoup plus bas que préoédem- ment, outre son avantage de supprimer tout risque d'explo- sion.
Enfin, cette .façon de procéder favorise encore,
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dans une forte mesure, l'empZoi de l'air comme agent réfrigérant pour les installations qui fonctionnent avec emploi de matières d'absorption solides, particulièrement lorsque dans le oas de matières d'absorption solides et partie de la chaleur à amener dans ou à évacuer de ces matières absorbantes, est accumulée sous forme de chaleur latente de liquéfaction : ce qui ne veut toutefois pas dire que le refroidissement par l'air ne peut s'appliquer que dans la pratique du nouveau procédé de production du froid;
bien au contraire, il peut, grâce à la oonseption constructive spéciale des éléments dis-
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tinots que comporte la machine, s'appliquer aussi lorsqu' on fait emploi de matières absorbantes solides et de mé- thodes habituelles de production du, froid, par voie de
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liquéfaction de l'agent 7"é!7'igé7"ant, L'emploi d'air en remplacement d'eau comme agent réfrigérant engendre natu- rellement des avantages très notables, dont Zesprinci- paux résident dans une simplification du fonctionnement, de la su1veillanae et de l'entretien ainsi que dans une dimi- nution des frais d'installation et d'exp2oitation, une suppression complète de tout risque d'explosion, et enfin, une diversité d' applications beaucoup plus grande.
Le refroidissement par l'air peut, en l'oeau7-- renoe, se faire aussi bien par une conduite forcée en fai- sant usage de clapets ou organes analogues, ou par une conduite automatique en provoquant des courants qui se
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manifestent à certains moments déterminés
On a fait voir, dans la figure 8, une forme d'exécution avec clapets à air.
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Dans cette vue,.l désigne un cuiseur à absorp- tion armé cilailettes efoidissante8, avec remplissage par des matières d'absorptto?z solides selon Le type re- présenté dans la figure , tandis que 2 désigne un évapo- rateur équipé d'aitet'es refrotdissantea. Chacun de ces deux éléments est, individuellement, monté dans une chambre d'isolation celles-ci étant respectivement désig- nées par 3 et 4, tandis qu'entre ces deux chambres, on a prévu un espace 34 traversé par l'air La chambre d'ab
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sorption 3 comporte, dans Le haut ainsi qu'au fond, un clapet respectivement 6 et 7,
tandis que les chambres d'évaporateur présentent dans leurs fonds rattachés à la chambre réfrigérante 8 un clapet médian 35 ainsi que deux clapets latéraux 36. Un condenseur 37 à refroidis- sement par l'air est disposé au dessus de la chambre .9;
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tZ est raccordé, au moyen d'un conduit 38, au cuiseur à absorption 1 et au moyen d'un conduit 39 à Z'évaporateur 2.
Un thermostat 40 monté dans le cuiseur à absorption
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assure la mise automatique en et hors d'action de l'élé- ment de chauffe électrique et en même temps par l'inter- médiaire d'organes appropriés, il exerce sur Les clapets
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de réglage 6, 7 et 35, M une action telle, que ceux- et soient, automatiquement, fermée pendant la phase de cuisson et ouverts pendant celle du refroidissement.
Dans la première phase, le cuiseur à absorption est. échauffée l'agent réfrigérant volatil qui est expulsé
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est Liquéfié par l' accroissement de pression combiné avec Te refroidissement dans Le condenseur 37, et a'est dans cet état qu'il arrive dans 7..'évapoT'ateu. Puis, à me- sure qu'augmente l'épuisement de la matière absorbante
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en Principes volatils, la température monte dans le oui- seur à absorption, et, à un certain moment le thermostat provoque La. mise automatique hors d'action de l'élément chauffant 17 en même temps que l'ouverture des clapets à
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air 6. 7e 35 et 86 .
Il s'établit alors un courant d'air à travers l'espace 34 dans la chambre de cuiseur 3 ou- verte aux extrémités du haut et du bas, et, par conséquent, un refroidis sèment du, cuiseur à absorption, ce qui provoqué
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un abaissement de pression dans Te système auiseup-évapo- rateur et donne Lieu à Ta vaporisation de 2 'agent réfri- gérant Liquéfié qui s'était emmagasiné dans T'évcy,,p o7-ateur.
La chaleur nécessitée pour La vaporisation est prise à La
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capacité atmosphérique de La chambre 4, et aussitôt qu'iL y a dans cette dernière une température basse que celle régnant dans La chambre frigorifique, il se produit automatiquement un courant d'air froid au travers du cla- pet 35 et d'air relativement moins froid au travers des clapets 36.
.Tandis que, dans les exemples réalisateurs
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précités, Te courant d'air e,f7'oidisant est provoqué par la manoeuvre d'organes appropriés, dans L'exemple d'exé- cution représenté par La figure 1 il suit automatiquement son cours suivant Le principe des courants créés par Les différences de densité.
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Dans cet exempze 1 désigne un cuiseur à absorption selon Le type de La figure (5), tandis que 2 désigne un évaporateur selon celui de la figure (4) que 3 désigne la chambre de ouiseur à absorption, 4 La chambre
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d'évapo7'ateup, 6 et 7 Les orifices air prévus en haut et en bas dans La chambre 8. que 8 désigne Ta chambre frigorifique, Cl La chambre d'échauffement et que ,1.0, Il et 1.2 sont des ouvertures prévues dans deux côtés
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ainsi que dans Te haut et dans le bas de la chambre d'éva- porateur 4 et dont Z'ouverture de haut 9 communique direc- tement avec l'air extérieur, l'ouverture du bas 10 par contre étant en communication avec un canal ¯13.
qui débouche
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également au-dessus de Z'évaporateur dans l'air extérieur.
L louverture Il est reliée par un- canal 14 a. la partie inférieure de la chambre réfrigérante e et l'ouverture 12 est reliée, par un canal 15 conformé en ut avec la partie supérieure de cette chambre réfrigérante. L'orifice du
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haut 6 de la chambre d'absorbeur 3 donne, de son e8'té, dans un canal 16 qui descend latéralement à la chambre et celui-ci donne lui-même par le bas dans la chambre d'é- chauffement 8' qui est en communication avec l'air exté-
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rieur par le canal 17 analogue à une o1Jeminée.
Devant Zlenbouchure du canal 16 on a disposé un dispositif de chauffage auxiliaire peu intense 18 qui, alternativement fonctionne avec celui qui est monté dans le cuiseur-absorbeur, cela, de telle façon que oe soit - alternativement 7,'un et t'autre qui soit mis en action par des dispositifs de contact appropriés.
Enfin, l'on a encore disposé, dans le cuiseur-absorbeur ainsi que dans l'évaporateur, des dispositifs de sûreté 19 qui, quand surviennent des dérangements dans le fonctionnement mettent automatiquement la machine hors d'action par le
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fait qu'une cartouche métallique, sit8t un certain degré' de température dépassé, entre complètement en fusion et, ce faisant, provoque la rupture du circuit qui était parcouru par le courant.
Pour l'usage, l3 cuiseur et évaporateur sont
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remplis de matières d' absorption solides, et alors, pendant la phase de cuisson, du fait que la chambre d'absorbeur 3
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n'est qu'en communication indirecte par Ze canal 16 et Ta chambre 8' avec le conduit de tirage 17, la chaleur est
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retenue à t'intérieur du cuiseur-absorbeur, ce qui implique un échauffement uniforme et intense de celui-ci tout en évitant le mieux possible des pertes de chaleur.
Dans l'évaporateur par contre, il se produit pendant la phase de cuisson, par suite de la chaleur d'ab- sorption qui rayonne extérieurementßet de l'accroissement de température ainsi provoqué, un échappement d'air vers le dehors, au travers de l'ouverture 9 et un afflux d'air frais à travers du canal latéral 13. En aucun cas cepen- dant t'air chaud et moins dense, ne peut pénétrer dans la chambre frigorifique 8.
Un courant d'air vers cette direc- tion ne s'établit pas avant que, au cours de la phase de réabsorption qui fait suite, l'air contenu dans la chambre d'évaporateur 4 soit devenu plus froid que celui qui se trouve dans Za chambre frigorifique, en laquelle éventuali- té l'air froid, qui est d'un poids spécifique plus élevé, descend dans la chambre frigorifique par le canal 14, tandis que l'air chaud sortant de cette chambre arrive, par le canal 15 conformé en!!., dans la chambre d'évapo- rateur 4.
Pour amorcer la phase de réabsorption, il est indispensable de provoquer, par refroidissement du cui- seur-absorbeur, un abaissement de pression dans le système producteur de froid. Or, ce refroidissement est opéré en ce que, quand l'élément chauffant cesse d'agir dans ce cuiseur-absorbeur, le dispositif auxiliaire de chauffe 18 entre automatiquement en action, de façon à produire un échauffement de la chambre de réchauffement 8' et une aspiration d'air frais au travers des différentes enve- loppes de refroidissement du cuiseur et du canal 16.
L'exempte d'exécution représenté dans la ,figure 9 est essentiellement d'une construction et d'un mode de fonctionnement apparentés à ceux montrés par la
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figure S. Toutefois, iZ se différencie de ce dernier en ce que, pour empêche?' des perturbations de fonctionnement causées Par des décompositions, toujours possibles, de
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t'agent réfrigérant sous l' influence des pressions de réactions élevées qui régnent pendant Te processus de la réabsorption un second conduit '?<9' allant du cuiseur- absorbeur au condenseur est prévu qui permet une cireu- lation de ces produits décomposables au travers dudit cuiseur-absorbeur En outre,
l'effet réfrigérant de la chambre d'évaporateur 4 à la chambre frigorifique 8 pendant la phase de vaporisation est transmis au moyen d'un agent
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liquidez cette fin, l'on a monté dans l' évaporateur 2 un serpentin 39¯, dont les deux extrémités viennent débou- cher dans un récipient à liquide 40 installé dans la cham- bre frigorifique 8. Le récipient est, en partie, rempli d'un liquide facilement vaporisable, soit, par exemple,
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avec de l'ammoniaque à l'état liquide* Aussitôt que Z'éva- .orateur es t devenu plus froid que Z' amb i anee qui règne dans 1% chambre frigorifique, Za vapeur ammoniacale occu- pant Ze serpentin 39 se liquéfie, et se met à couler dans le récipient 40.
IZ en résulte un abaissement de pression dans Ze système circulatoire et, partant une nouvelle
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vaporisation dans Te récipient 40, suivie d'une production de froid.
L'exemple d'exécutionselon la fige 10 se rapporte à une machine frigorifique dans laquelle le refroi- dissement par l'air à commande forcée est remplacé par un refroidissement par 1'eau, fonctionnant d'une façon tout-à- fait identiques l'installation pouvant par ailleurs fonc- tionner d'après le principe à Liquéfaction périodique ou à absorption etréabsorption Dans l'exemple réalisateur* mentionné, c'est la première méthode qui est appliquée.
Le mode de fonctionnement de cette machine peut se con-
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prendre sans plus d'explications. Le point essentieltoi, c'est que le courant refroidissant qui parcourt l'évapo- rateur et assure 'apport de froid à la chambre ,frigori- fique, est transmis dans un conduitfermé 41 qui l'amène au travers du réservoir de froid 40 monté dans la chambre frigorifique 8 et rempli de produits à l'état liquide., Ce dispositif de transmission du froid travaille alors selon le même principe que celui représenté en figure 9, et il ne commence à agir que lorsque l'évaporateur devient plus froid que la chambre frigorifique, en sorte que,
ici éga- lement, il ne peut y avoir aucune transmission de chaleur du premier au second.
Quant aux agents réfrigérants et absorbants venant. en cause, ce sont de préférence : l'ammoniaque ou les amines en combinaison avec des composés halogènes de lithium, calcium, strontium, baryum, magnésium, sine, nickle manganèse,' cuivre, cobalt et plomb. En fait d'agents d'ab- sorption dans l'évaporateur, ce sont les composés halogènes magnésiques et parmi eux les composés basiques qui se sont révélés comme les plus appropriés.
En outre, l'on peut encore employer, comme agents d'absorption, des sels totalement ou partiellement liquéfiables, et au nombre de ces sels, ceux venant prin- cipalement en cause sont : les nitrites, les nitrates, les cyanites, les oyanates, Les rodanites, les rodanates, car ils ont en partie la propriété d'absorber de la chaleur lors de leur Liquéfaction et de l'emmagasiner sous forme de chaleur latente de Liquéfaction, ce qui est de la plus haute importance aux points de vue de l'amenée ainsi que de l'évacuation de chaleur dans le procédé de production du froid.
Viennent encore en jeu, en fait d'agents réfrigérants . Les dioxydes de soufre, les alcools, les
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cétones, les éthers, Zes nitriles ou Z'eau en combinaison
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avec des matières absorbantes convenable s- - R E Y E-J/ -D ICA r l -0 N S -
1.) Une machine à froid à absorption avec emploi de matières absorbantes conservant leur forme fondamentale extérieure solide, caractérisée par sa conformation et sa disposition de telle sorte qu'elle engendre des basses températures non seulement quand le refroidissement se fait à l'eau chaude mais aussi quand il a lieu par l'air chaud
2,)
Machine frigorifique à absorption selon le résumé 1 caractérisé par les traits distinctifs suivants, considé- rés individuellement ou bien par groupes: a) Par T'emploi, dans Ze générateur de froid, d'un agent d'absorption qui absorbe l'agent réfrigérant expulsé du euiseur-absorbeur et le restitue, lors d'un abaissement de pression avec production de froid, à L'agent d'absorption dans ledit cuiseur- absorbeur. b) Par l'emploi dans le générateur de froid¯ de matières absorbantes liquéfiables, qui sont transférées
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dans des substances véhiautantes solides et aspi- 7"at7'iaes;
c) Par l'emploi d'un absorbeur refroidi par l'air et
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contenant des matières d' absorption solides; d) Par le fait que, là oà il est fait usage d'un dispositif de chauffe électrique pour le cuiseur- absorbeur, l'on prévoit, extérieurement à ce cui- seur, un second dispositif de chauffe électrique qui entre automatiquement en action aussitôt que le premier cité est au repos, ce qui provoque arti-
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ficiellement un mouvement d'air donnant Lieu au
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