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"DISPOSITIF DE RETOUR DE L' HUILE, DE L' EVAPORATEUR DANS LE COMPRESSEUR DE MACHINES FRIGORIFIQUES.
L'invention concerne un dispositif de retour d'huile de l'évaporateur dans le compresseur de machines frigorifiques, en particulier de machines comportant des compresseurs rotatifs.
Dans ces machines l'huile n'a pas à servir seulement de lubrifiant mais doit aussi assurer l'étanchéité en remplissant les interval- les qui se trouvent entre les pièces en mouvement, sinon les fuites seraient tellement grandes, qu'elles rendraient le com- presseur inutilisable., Il se produit donc dans ces machines, une circulation d'huile énergique dans laquelle des quantités consk- dérables d'huile entrent dans le compresseur et sont refoulées par celui-ci dans la chambre de compression, mélangées avec le gaz, après quoi il faut les séparer de nouveau du gaz dans un séparateur, d'huile avant que le gaz ne soit liquéfié dans le condenseur.
Or, pour certains fluides frigorifiques et agents d'étan-
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une séparation parfaite de l'huile et du gaz est diffie cile , sinon impossible, des qu'il s'agit de quantités d'huile relativement grandes, qui en outre, sont en partie finement pulvérisées dans les intervalles en forme de fentes du com- presseur. La séparation de l' huile est encore plus difficile lorsque les machines sont obligées de travailler avec une forte surchauffe par suite de l'utilisation de certains agents frigorifiques, comme c'est le cas par exemple pour les machines à ammoniaque où l'huile ne peut servir correctement comme fluide d'étanchéité qu'en l'absence complète d'ammoniaque liquide. En effet, de hautes températures de surchauffe ont pour conséquen- ce une évaporation partielle de l'huile.
Les vapeurs d'huile ainsi produites peuvent bien être condensées par refroidissement, mais il peut se fermer alors des brouillards d'huile qui ne peuvent plus être séparés du gaz que difficilement.
On risque donc que, par suite d'une séparation imparfaite, de l'huile entre dans l'évaporateur et y reste avec le gaz en passant par le condenseur et le régulateur, surtout lors- que la machine marche avec une surchauffe dans laquelle du gaz/seul est aspiré hors de l' évaporateur. On risque en d'autres termes que toute l' huile s'accumule à la longue dans l'évapo- rateur et qu'il y ait par conséquent un manque d'huile dans le séparateur d'huile, que le compresseur ne reço ive plus d' huile et que l'étanchéité et le graissage des pièces mobiles ne soient plus assurées, de sorte que la machine ne peut plus travailler correctement.En outre l'huile peut aussi avoir une action gê- nante dans l' évaporateur.
En effet la conductibilité calori- que de l'évaporateur diminue considérablement lorsque sa sur- face intérieure est humectée d'huile. De grandes accumulations d'huile,dont le poids spécifique est plus élevé, pourraient. aussi rendre complètement inefficaces des parties entières de l' évaporateur. L'agent frigorifique ne trouverait finalement plus assez de place dans l'évaporateur et l'installation
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fonctionnerait à l'état numide au lieu de marcher surchauffée.
L'invention a pour but de supprimer ces inconvénients.
L'invention consiste en ce qu'une chambre collectrice d'huile ménagée dans l'évaporateur et dans laquelle l'huile tombe au fond par suite de son poids est reliée par un conduit particulier sépa- ré du conduit d'évacuation du fluide frigorifique de l'évaporateur , à une chambre d'aspiration du compresseur, chambre dans laquelle la pression est inférieure à celle de l' évaporateur.
La chbre d'aspiration du compresseur, dans laquelle la pres- sion est inférieure à celle de l'évaporateur, peut être reliée à l'évaporateur par l'intermédiaire d'un organe de passage produisant une chute de pression.. Dans les compresseurs rotatifs à plusieurs palettes et à chambres de,,.travail en forme de croissant, elle peut aussi constituer la pointe de la chambre de travail en forme de croissant de façon que cette pointe soit séparée du reste de la chambre d'aspiration du compresseur au moins par une palette.
Un exemple de réalisation de l'invention est représenté sché- matiquement. dans les dessins :
La fig.. 1 est une vue d'une machine frigorifique et d'un com- presseur rotatif représenté en coupe axiale.
La fig. 2 est une coupe par la ligne Il-Il de la fig. 1.
. La fig. 3. est un deuxième,
La fig. 4. un troisième et
La fig. 5 un quatrième exemple de réalisation.
1 est le compresseur, 2 le condenseur, 3 l'organe d'étrangle- ment,! l'évaporateur et5, 6, 7 et 8 sont les conduits du fluide frigorifique, reliant ces organes entre eux, d'une machine frigori- fique à compression connue en elle-même et dans laquelle le fluide frigorifique est maintenu en circulation suivant les flèches indi- quées en traits pleins. Un séparateur d'huile 8 également monté de façon connue dans le conduit .5 recueille l'huile entraînée hors 'du compresseur par l'agent frigorifique, huile qui est plus lourde que l'agent frigorifique, et la refoule de nouv eau dans le compres- seur par le conduit 10.
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Le compresseur est un compresseur rotatif à plusieurs palettes a chambre de travail en forme de croissant. Son arbre de commande est désigné par 11 le rotor qui tourne dens le sens de la flèche par 12,les palettes par 13 la chambre de travail par 14 et les couvercles qui ferment le bâti, par 15. La chambre de travail est limitée sur son pourtour par un coussinet de roulement 16 compor- tant un alésage excentrique, et, latéralement, par deux disques 17 dans lesquels sont montés des paliers à billes 18 pour l'arbre.
Entre le bâti du compresseur et les couvercles d'une part, et les parties du compresseur qui limitent la chambre de travail d'autre part, sont ménagées des chambres à pression d' huile 19 et 30, reliées par le conduit à huile 10 à la chambre à huile du séparateur d'huile et reliées entre elles par les canaux 2% 22, 23. L'huile refoulée dans ces chambres par le séparateur d'huile passe à travers les intervalles ménagées entre les pièces qui travaillent, en lubrifiant ces pièces et en assurant leur étan- chéité, et pénètre dans la chambre :le travail, pour décrire à partir de celles-ci et en passant par le séparateur d'huile le circuit indiqué par les flèches en traitinterrompus.
L' étan- chéité de la chambre à pression d'huile de droite 20 vers l'ex- térieur est assurée par un disque 24 coulissant de façon étanche sur l'arbre et appuyé de façon étanche par le ressort,,25 sur une surface de glissement du bâti.
Par suite du double rôle de l'huile qui sert de lubrifiant et de fluide d'étanchéité , il faut maintehir des quantités d'huile assez grandes en circulation dans ces machines*' Pour que l'huile ne puisse s'accumuler dans l'évaporateur par suite d'une séparation imparfaite de l'huile, une chambre collectriP. d'hui- le 26 ménagée dans l'évaporateur et dans laquelle l'huile tombe au fond par suite de son poids est reliée suivant l'invention, par un conduit particulier27 distinct du conduit d'évacuation du fluide frigorifique de l'évaporateur, à u chambre d'aspira- tion 28 du compresseur,-chambre dans .Laquellerègne une pression inférieure celle de l'évaporateur.
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Dans l'exemple de réalisation représenté par la fig.1, la cham- bre d'aspiration 28 se trouve mise sous une pression inférieure à celle de l'évaporateur par le fait qu'elle est reliée au conduit d'évacuation 8 du fluide frigorifique de l'évaporateur
4 par un organe de passage 29 produisant une chute de pression.
Un évaporateur supplémentaire 30 et un organe de fermeture
31 sont montés dans le conduit 27 ; Lorsque l'évaporateur 30 se couvre de glace, on peut fermer l'organde 31, parce que ceci in- dique qu'il passe au lieu d'huile du liquide frigorifique dans le compresseur par le conduit27 et qu'il n'y a par suite plus d'huile dans les évaporateurs. Au lieu de fermer complètement l'organe 31, on pourrait naturellement aussi le régler à une @ séction de passage proportionnellement plus petite de façon à n'évacuer toujours dans un laps de temps qu'une quantité d'huile égale à celle qui entre dams l'évaporateur.
L'organe de passage 29 est constitué par une soupape de re- tenue. Il a ainsi encore pour effet , outre la production d'une chute de pression, qu'après l'arrêt de la machine il rend im- possible de toute rotation du compresseur en arrière par des gaz refoules ainsi qu'um retour d'huile du compresseur dams l'évapo- 'rateur.. Un organe de retenue 32 est également monté dans le conduit 27 dans le même but. Un ressort réglable de la soupape de retenue 29 permet de régler suivant les besoins la hauteur de la chute de pression, entre l'évaporateur et la chambre d'as- piration du compresseur.
Dans l'exemple de réalisation représenté par la fig. 1, le collecteur d'huile 26 est un séparateur de liquide monté en arrière et au-dessus de l'évaporateur, et dans lequel l'évapora- teur envoie aussi du liquide frigorifique en excès en plus de la vapeur. Cet excès de liquide qui s'évapore dans le séparateur entraîne dans celui-ci l'huile qui a pénétré dans l'évaporateur 4 et qui tombe au fond du séparateur par suites de son poids pour s'échapper ensuite dans le compresseur par le conduit 27 relié à La partie inferieure du séparateur, @
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Dans l'exemple de réalisation représenté par la fige 3,-le collecteur d'huile est un récipient 26 en forme de poche monté dans le conduit en avant et au-dessous de l'évaporateur,
ce récipient recueillant à son entrée dans l'évaporateur 4 l'huile entraînée par le fluide frigorifique et l'envoyant au compres- seur par le conduit 22 en évitant l'évaporateur.
En outre le conduit27 est relié dans ce cas non plus à la chambre principale d' aspiratio , mais à une chambre d'aspi- ration particulière 33 du compresseur, chambre qui est consti- tuée par le fait que l'orifice d'admission de vapeur 34 prati- qué dans le coussinet de roulement 16 ne va pas jusqu'à celle des pointes de la chambre de travail en forme de croissant qui se trouve du côté de l'aspiration, mais seulement jusqu'è une distance de cette pointe au moins égale à l'étendue d'une division entre les palettes. L'organe 29 ne produit pas de chute de tension à cet endroit.
Grâce à cette disposition on obtient le résultat suivant : alors que dans la construction représentée par la fig. 1 la différence de pression entre les conduits 8 et est donnée par la charge de la soupape de retenue, c'est-à-dire que l'action d'aspiration sur l'évaporateur.4 est exactement déterminée et limitée, tandis que le volume aspiré hors de l'évaporateur sup- plémentaire n'est par contre, pas limité par rapport au volume aspiré hors de l'évaporateur principal, les conditions sont précisément inverses dans le dispositifde la fig. 3 .
Dans ce dispositif c'est au contraire le volume aspié hors de l'évapo- rateur supplémentaire 30 qui est limité, tandis que la différence de pression entre les deux conduits d'aspiration n'est pas limi- tée. Le compresseur peut donc toujours aspirer hors de l'évapora- teur supplémentaire aussi énergiquement que l'exigent les circonstances ( position plus ou moins basse de l'évaporateur principal) . Par contre, le volume aspire dans le compresseur ne peut pas dépasser un volume déterminée Dans le dispositif de la fig. 3, le risque de coups de bélier produit par le liquide
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ou de fonctionnement humideest donc moins grand que dans celui de la fige, 1.
La pression d'aspiration s'établira toujours un à une hauteur plus ou moins grande telle ( naturellement toujours un peu au-dessous de celle de l'évaporateur 4) que la quantité de fluide frigorifique aspiré et monté sous la forme liquide avec l'huile pouvant être en présence sera.toujours telle que le volume voulu s'établisse toujours, par l'évaporation d'une certaine quantité de fluides frigorifiques, pour remplir de gaz à la pression voulue, les chambres à palettes qui passent devant l' ouverture.
On peut donner à l'évaporateur supplémentaire des dimensions telles que l'évaporateur n'ait pas besoin d'être noyé jusque dans sa partie inférieure pour la formation de cette quantité de gaz déterminée. Les gaz aspirés hors de l'évaporateur sont donc secs, bien que l'évaporateur soit alimenté par le haut. L'évaporateur est naturellement traversé de haut en bas pour que l'huile passe sûrement et n'y reste pas, comme dans l'évaporation principale.
Dans le mode de réalisation représenté par la fig. 4 le sépa- rateur d'huile 9 est relié directement par un conduit de trop plein .13,¯5 au conduit .6 allant du condenseur à l'organde d'étran- glement. Ce conduit de trop-plein amène continuellement à l'éva- porateur, en maintenant constant le niveau de l'huile dans le séparateur 9 et en évitant le condenseur, un excès d'huile qui maintient toujours l'huile dans le collecteur 26 à un niveau tel au-dessus de l'ouverture d'entrée du conduit 27 que ce conduit ne puisse introduire que de l'huile pure et aucun fluide frigori- fique dans le compresseur. De cette façon on ne risque pas que la machine marche humide.
De plus l'arrivée continuelle de l'huile au compresseur par le conduit 27 a une influence essentiellement favorable, sur la lubrification des pièces qui travaillent et elle contribue à éviter les fuites,
Dans ce mode de réalisation le récipient 26 peut être cons- truit de façon à contenir une grande réserve d'huile pour qu'un manque d'huile ne se fasse pas sentir immédiat ment en cas de
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,.!!iïS\:Cl' huile éventuelles ( par exemple par 1e, presse-.étou:ge)..
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Enfin le montage d'un évaporateur dans le conduit ,37 est inutile, parce qu'aucun fluide frigorifique ne passe normalement dans ce conduit et qu'en conséquence aucune, évaporation ne peut y avoir lieu. Lorsque ce conduit se couvre de, givre, ceci indique qu'il y a un manque d' huile dans la machiner En conséquence, dès qu'il y a une production de givre à cet endroit, il faut remettre de l'huile dans la machine,.
Dans la machine représentée par la fig. 5, l'évaporateur est traversé de haut en bas par le fluide frigorifique. Le collecteur d'huile 26 qui se trouve en arrière et au-dessous sert non seulement de séparateur d'huile , mais aussi de séparateur de liquide dans lequel les;.excès de fluide frigorifique liquide fournis par l'évaporateur s'accumulent au-dessus de l' huile, et s'évaporent par l'absorption de chaleur ambiante pour être aspio rés par le compresseur avec le reste de la vapeur à travers le conduit 8.
La machine pourrait aussi être construite sous forme de combinaison du mode de construction représenté, par exemple de façon que le fluide frigorifique traverse d'abord un serpentin évaporateur de haut en bas, puis un collecteur d'huile compor- tant un conduit d'évacuation de l'huile et ensuite de haut en bas un deuxième serpentin évaporateur en arrière duquel pourrait être monté au besoin un autre collecteur d'huile comportant un conduit d'évacuation de l' huile.