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Procédé pour la production continue de froid suivant le système par compression. la présente invention a pour objet une machine frigorifique pour les petites consommations,machine qui réunit de la manière la plus avantageuse pour les conditions imposées les propriétés nécessaires d'économie,de simplicité,de robustesse, etc.
Lamachine fonctionne suivant le procédé par compression dans lequel la variation d'état d'un liquide amené à l'état de vapeur est utilisée pour la production de froid et la reliquéfaction se fait en circuit fermé au moyen d'un compresseur. La présente invention se rapporte au mode de réalisation dû compresseur en corrélation avec la disposition d'ensemble,ainsi qu'aux agents réfrigérantset aux liquides accessoires convenant pour ces appareils. Les compresseurs usuels actuellement pour ces instal lations sont des compresseurs à pistons dans lesquels l'éner- gie mécanique est transformée directement en énergie poten-
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tielle du gaz comprimé.
Les nombreuses constructions de cc,mpres- seurs à pistons,à pistons rotatifs,à roues dentées,! membranes, etc,ont leur origine dans la tendance d'augmenter la sécurité de fonctionnement par la simplification de la construction, ce qui n'est possible que dans une mesure limitéeCar l'usure des pièces glissantes même en cas de graissage le plus soigneux, ainsi que les phénomènes de fatigue des pièces (ressorts, membra- nes,etc) qui sont soumises à des déformations continuelles à l'intérieur des limites d'élasticité;conduisent à des dérange- ments et exigent par conséquent le contrôle continuel d'un homme de métier.
Pour éviter cet inconvénient,on intercale dans le com- presseur suivant le présent procédé;l'énergie cinétique entre l'énergie mécanique et l'énergie potentielle,c'est à dire que le compresseur fonctionne comme turbo-cam presseur.Maïs comme par suite des grandes hauteurs de refoulement,des petites quantités aspirées et des densités spécifiques minimes,le turbo-compresseur aurait de grandes roues,des vitesses de rotation élevées,des auba, ges défavorables et un très mauvais rendement on intercale dans l'objet de la présente invention,un liquide auxiliaire c'est à dire une substance ayant une très forte densité spécifique qui se charge de la compression proprement dite de l'agent réfrigé- rant à l'état de vapeur.
la diminution de rendement provenant de l'introduction du liquide auxiliaire est contrebalancée par une amélioration dans la transformation de l'énergie, de sorte qu'il en résulte une amélioration positive du rendement total.Cette introduction du liquide auxiliaire a bien été employée déjà avec succès dans d'autres branches de l'industrie,par exemple dans les installations de condensation, danles pompes à vide, mais il en résulte en cas d'application aux petites machines frigorifiques,en dehors du progrès particulier,d'autres amélio- rations.
Ces améliorations résident dans l'augmentation du ren- dement par la grandeur décroissante,en cas de choix approprié, du rapport entre la densité du liquide auxiliaire et celle de la vapeur à aspirer,et en outre dans l'élévation du rendement par compression isothermique et la liquéfaction à l'intérieur
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du diffuseur par la diminution qui en résulte des conditions d'élévation de pression et finalement dans la possibilité de l'emploi de l'agent réfrigérant liquide comme liquide auxiliai- re.
On a désigné au dessin par 1 l'enveloppe d'un turbo-compre seur qui est par exemple monté sur la flasque d'un moteur 3 ;
2 est la roue rotative pour le liquide auxiliaire,3 est le diffuseur avec les fentes d'aspiration 4 pour la vapeur d'a- gent réfrigérant aspirée. Le liquide auxiliaire se trouve dan un réservoir 5 qui est établi pour l'élimination de la chaleur de condensation (laquelle est cédée à de l'eau de distribution ou à de l'air ) .Le liquide auxiliaire est amené à la roue en venant du réservoir 5 par la conduite 6 et est projeté de celle-ci en passant en face des fentes d'aspiration 4 dans le diffuseur dans lequel la vitesse est transformée en pression avec condensation simultanée des vapeurs. Du diffuseur le mélange s'écoule dans la chambre de refoulement 7 et revient de là dans leréservoir 5.
La chambre d'aspiration 3 du turbo- compresseur est reliée par la conduite 9 à l'évaporateur 10 qui est alimenté en liquide par la conduite 11 et le disposi- tif de réglage à flotteur 12 indiqué à titre d'exemple.Il y a naturellement d'autres formes de réalisation possibles mais on a renoncé à les représenter. On peut effectuer également la condensation des vapeurs en dehors du turbo-compresseur et l'on a alors à la place de celui-ci un groupe consistant en une pompe à liquide et en un appareil a injection.
Comme à part les paliers des pièces en rotation qui sont graissées par le liquide auxiliaire,l'installation ne possède aucune pièce en frottement ou en glissement et que le rendement est relativement élevé,ce procédé atteint la perfection dési- rée.
Comme on l'a déjà mentionné, on peut utiliser comme liquide auxiliaire ou de projection aussi bien l'agent réfrigérant liquide que d'autres liquides appropriés.
L'emploi de l'agent réfrigérant comme liquide de projec-
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tion nécessite des vitesses élevées dans la chambre d'aspira- tion car la pression partielle du liquideprojeté vaut 4-15 fois celle du liquide â vaporiser; aussi l'étanchéité de la boite à bourrage est-elle difficile à réaliser.
Si l'on choisit d'autres liquides, par exemple l'eau qui possède une pression partielle très minime,en comparaison de l'agent réfrigérant,on constate bien l'avantage d'une vitesse d'écoulement minime dans la chambre d'aspiration et de la sim- pl icit é de l'étanchéité de la boiteà bourrage,mais on ne peut pas éviter que le liquide auxiliaire parvienne dans l'évapora- teur. Dans le cas où l'on utilise de l'eau comme liquide auxiliaire,cette eau resterait dans l'évaporateur c'est à dire qu'elle ne s'évaporerait pas,se congèlerait aux basses températures de vaporisation entre 0 et 10 c C. et provoque- rait des dérangements .LB, présente invention permet le fonc- tionnement avec une matière auxiliaire comme l'eau lorsque cette dernière parvient dans l'évaporateur.
On a attaché de l'importance à permettre le fonctionnement avec de l'eau, c'est à dire à empêcher la congélation de cette dernière dans l'évaporateur. Un moyen possible résidait dans la diminution du point de congélation de l'eau par dissolution de selset de corps équivalents ou par mélange à des composés anorganiques ou organiques comme la glycérine,le glycol,etc. Ce procédé est toutefois moins avantageux car on doit accepter alors d'autres complications telles que la cristallisation ou la séparation de corps,des actionschimiques sur les matériaux de construction et sur l'agent réfrigérant ,des phénomènes é- lectrolytiques.
Il parait le plus avantageux de choisir convenablement un agent réfrigérant qui est absorbé par le liquide auxiliai- re dans une mesure tellement minime que la solution formée suffit pour empêcher dans les limites des températures de vapo- risation pouvant être atteintes;une cristallations de l'eau sous la forme de glace, sansélever notablement la pression partielle du liquide auxiliaire. De semblables agents réfri-
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gérants se rencontrent principalement parmi les composés orga- niques.
C'est ainsi que l'eau absorbe par exemple des ccmposés organiques comme l'ether éthylique,le chlorure d'éthyle,le bromure d'éthyle,le chloroforme ,le pentane,le sulfure de carbone,etc,aux températures de vaporisation,en quantités allant jusqu'à environ 10 % et les solutions possèdent alors les propriétés mentionnées.
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1) Procédé pour la production continue de froid suivant le système par compression,caractérisé en ce que l'aspiration et la condensation des vapeurs se font par l'énergie cinétique d'un liquide auxiliaire qui reçoit de son côté son énergie au moyen d'une pompe.
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Process for the continuous production of cold according to the compression system. the present invention relates to a refrigerating machine for small consumption, machine which combines in the most advantageous manner for the imposed conditions the necessary properties of economy, simplicity, robustness, etc.
The machine operates according to the compression process in which the variation of state of a liquid brought to the vapor state is used for the production of cold and the reliquefaction is carried out in a closed circuit by means of a compressor. The present invention relates to the embodiment of the compressor in relation to the overall arrangement, as well as to coolants and accessory liquids suitable for such apparatus. The compressors currently used for these installations are reciprocating compressors in which mechanical energy is transformed directly into potential energy.
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tial of compressed gas.
The many constructions of cc, piston, rotary piston, cogwheel,! membranes, etc., have their origin in the tendency to increase operational safety by simplifying the construction, which is only possible to a limited extent, since the wear of sliding parts even with the most careful lubrication, as well as the phenomena of fatigue of parts (springs, members, etc.) which are subjected to continual deformation within the elastic limits; lead to disturbances and consequently require the continual control of a tradesman.
To avoid this drawback, the kinetic energy between the mechanical energy and the potential energy is interposed in the compressor according to the present process, that is to say that the compressor operates as a presser turbo-cam. As a result of the large delivery heights, small quantities sucked in and minimal specific densities, the turbo-compressor would have large wheels, high rotation speeds, unfavorable auba, ges and very poor efficiency. present invention, an auxiliary liquid, that is to say a substance having a very high specific density which is responsible for the actual compression of the refrigerant in the vapor state.
the decrease in efficiency resulting from the introduction of the auxiliary liquid is counterbalanced by an improvement in the transformation of energy, so that a positive improvement in the total efficiency results. This introduction of the auxiliary liquid has indeed been employed already with success in other branches of industry, for example in condensing plants, in vacuum pumps, but in the case of application to small refrigerating machines, apart from particular progress, further improvements result .
These improvements lie in the increase in efficiency by the decreasing magnitude, if appropriate choice, of the ratio between the density of the auxiliary liquid and that of the vapor to be sucked, and in addition in the increase in efficiency by isothermal compression. and liquefaction inside
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of the diffuser by the resulting decrease in the pressure rise conditions and finally by the possibility of using the liquid coolant as an auxiliary liquid.
In the drawing, 1 denotes the casing of a turbo-compressor which is for example mounted on the flange of an engine 3;
2 is the rotating impeller for the auxiliary liquid, 3 is the diffuser with the suction slots 4 for the sucked refrigerant vapor. The auxiliary liquid is in a reservoir 5 which is established for the removal of the heat of condensation (which is transferred to mains water or to air). The auxiliary liquid is brought to the impeller by coming from the reservoir 5 via the pipe 6 and is projected from the latter passing in front of the suction slots 4 in the diffuser in which the speed is transformed into pressure with simultaneous condensation of the vapors. From the diffuser the mixture flows into the delivery chamber 7 and from there returns to the tank 5.
The suction chamber 3 of the turbo-compressor is connected via line 9 to the evaporator 10 which is supplied with liquid via line 11 and the float adjustment device 12 indicated by way of example. of course other possible embodiments, but we have given up on representing them. It is also possible to carry out the condensation of the vapors outside the turbo-compressor and there is then instead of the latter a group consisting of a liquid pump and an injection device.
As apart from the bearings of the rotating parts which are lubricated by the auxiliary liquid, the installation has no friction or sliding parts and the efficiency is relatively high, this process achieves the desired perfection.
As already mentioned, it is possible to use as auxiliary or spray liquid both the liquid refrigerant agent and other suitable liquids.
The use of the coolant as spray liquid
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This requires high speeds in the suction chamber because the partial pressure of the liquid sprayed is 4-15 times that of the liquid to be vaporized; therefore the sealing of the stuffing box is difficult to achieve.
If one chooses other liquids, for example water which has a very low partial pressure, in comparison with the refrigerant, one can clearly see the advantage of a low flow speed in the chamber. suction and the simplicity of the sealing of the stuffing box, but the auxiliary liquid cannot be prevented from reaching the evaporator. In the event that water is used as an auxiliary liquid, this water would remain in the evaporator, i.e. it would not evaporate, would freeze at low vaporization temperatures between 0 and 10 c C. .LB, the present invention allows operation with auxiliary material such as water as the latter enters the evaporator.
Importance has been attached to allowing operation with water, that is to say to preventing the latter from freezing in the evaporator. One possible means was to decrease the freezing point of water by dissolving salts and equivalent bodies or by mixing with inorganic or organic compounds such as glycerin, glycol, etc. However, this process is less advantageous since other complications such as crystallization or separation of bodies, chemical actions on the building materials and on the coolant, electrolytic phenomena must be accepted.
It appears most advantageous to properly select a refrigerant which is absorbed by the auxiliary liquid to such a small extent that the solution formed is sufficient to prevent, within the limits of the vaporization temperatures attainable, crystallations of the liquid. water in the form of ice, without significantly increasing the partial pressure of the auxiliary liquid. Similar referral agents
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managers are found mainly among organic compounds.
Thus, for example, water absorbs organic compounds such as ethyl ether, ethyl chloride, ethyl bromide, chloroform, pentane, carbon disulphide, etc., at vaporization temperatures, in amounts of up to about 10% and the solutions then have the properties mentioned.
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1) Process for the continuous production of cold according to the compression system, characterized in that the suction and condensation of the vapors are carried out by the kinetic energy of an auxiliary liquid which in turn receives its energy by means of a pump.