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Machine frigorifique oompound à compression
La présente invention se rapporte aux machines frigori- fiques oompound à oompression, et elle oonoerne spécialement une maohine de oe genre destinée à être utilisée de préférenoe pour des véhioules de transports frigorifiques, dans lesquels l'a- gent réfrigérant constitué par l'air extérieur est soumis à de fortes variations de températureo Les variations de tempé- rature de l'agent réfrigérant sont particulièrement fortes
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dans ces installations lorsque le véhicule doit également en hiver servir d'installation de chauffage, moyennant des chan- gements de oonnexions de l'installation,
par le fait que le oirouit du fluide réfrigérant dans le oondenseur et l'évapora- teur est renversé et que l'évaporateur agit comme condenseur.
Un refroidissement des gaz parvenant dans le reoeiver du oompresseur est à reoommander en particulier lorsque les pressions d'aspiration et de oondensation sont très écartées l'une de l'autre et qu'on utilise un agent réfrigérant qui, aux températures élevées, est exposé au danger d'une grande décom- position.
Par un semblable refroidissement intermédiaire, on a- baisse également la température finale du gaz quittant le se- oond étage, température qui élève, en cas de grande différen- ce de pression et de refroidissement insuffisant, la températu- re du compresseur et par conséquent la fluidité du lubrifiant de sorte que ce dernier, par exemple dans les compresseurs à rotation, ne peut plus remplir son rôle d'agent d'obturation.
Lorsque les conditions de" température dans lesquelles l'installation fonotionne varient peu, comme par exemple soue les tropiques et lorsque l'installation est constamment sur- veillée comme o'est l'habitude dans les grandes installations, le refroidissement du fluide de refoulement dans le reoeiver du compresseur n'offre pas de difficulté parce que le refroi- dissement peut toujours être adapté aux conditions locales,,
Il en est autrement dans les installations frigorifiques à fonctionnement automatique des wagons frigorifiques de che- mins de fer, dans lesquels l'air extérieur entrant en ligne de compte principalement pour le refroidissement est relative..
ment chaud pendant le jour pendant certaines saisons et dans certains pays mais est froid pendant la nuit tandis qu'en plein été il peut régner une température très élevée et en hi..
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ver une température située fortement en-dessous du point de congélation.
Par suite de la circonstance que l'air extérieur est employé pour le refroidissement intermédiaire du gaz on oonstate dans ces installations ce danger double que l'effet de refroidissement est insuffisant aux températures extérieures très élevées et qu'aux températures extérieures basses, par exemple pendant la nuit ou également en hiver, le refroidisse- ment peut être tellement intense qu'il se produit une condensa- tion entre les deux étages de oompression, ce qui a pour consé- quenoe des coups de liquide dans le second étage ou tout au moins une influence défavorable sur le rendement.
Ces conditions vont être considérées en détail à l'ai- de de l'exemple suivant qui se rapporte à une machine à ammonia- que.
On supposera que pour une température de l'évaporateur de -15 C et une pression de l'évaporateur de 2,367 kg/cm2, le rapport de compression est de 2,65 c'est-à-dire que la pression dans l'étage intermédiaire est de 6,27 kg/cm2 et la températu- re de liquide correspondant à cette pression est de 10 C. Le refroidissement intermédiaire doit, pour éviter, avec la forte pression de condensation, des températures de surchauffe élevées, être réalisé de telle façon que l'agent réfrigérant est refroi- di jusqu'à une température située un peu au-dessus de * 10 .
Mais comme en plein été la température extérieure peut s'élever jusque + 35 C et au-delà, on constate oet inconvénient que la pression de condensation s'élève alors jusqu'à 16 kg/cm2 ou au- delà et que la plus grande surchauffe se produit dans le seoond étage précisément lorsque l'air extérieur possède l'action de refroidissement la plus minime sur les gaz ayant subi la com- pression préalable. D'autre part, il peut se présenter facile- ment en d'autres saisons dans le réfrigérant intermédiaire des températures en-dessous de $' 10 C qui ont pour oonséquenoe une condensation.
Cette condensation peut se produire non seulement
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pendant le fonctionnement mais aussi pendant de longs arrêts du fonctionnement lorsque la chambre des machines a été forte- ment refroidie par l'air extérieur froid* Si la machine est alors mise en marche tandis que le réfrigérant intermédiaire est très froid et peut être même partiellement rempli d'agent réfrigérant oondensé, il est de nouveau à redouter que des coups de liquide se produisent dans le compresseur.
La présente invention a pour but de supprimer ces in- oonvénients et ces dangers. L'invention consiste en ce que l'agent réfrigérant gazeux passe, entre les étages du oompres. seur, non seulement par un réfrigérant mais aussi par un sépa- rateur de liquide.
De cette manière par les temps chauds, on évite une température finale de compression trop élevée du flui- de réfrigérant et par les temps froids on évite une accumula- tion de liquide dans le réfrigérant intermédiaire par suite de la condensation de l'agent réfrigérant et par conséquent, la possibilité de coups de liquide dans le second étage du compres- seur. Le réfrigérant intermédiaire 'peut être mis en communica- tion avec les pièces de la machine contenant le liquide réfri.. gérant de manière que le liquide réfrigérant puisse être utili- sé pour augmenter son effet de refroidissement.
La disposition est avantageusement telle qu'un liquide refoulé en circuit à travers le réfrigérant intermédiaire et un dispositif de refroi- dissement refroidi par l'air, passe à travers un dispositif au moyen duquel il peut encore être soumis à l'action de refroidisÇ sèment de l'agent réfrigérant liquide. Le'séparateur de liquide peut être pourvu d'un dispositif pour l'évaporation du liquide séparé et pour la réintroduotion de ce dernier à l'état de va- peur dans le oompresseur.
Le dispositif pour l'évaporation du liquide séparé est en outre chauffé, lorsque la machine frigo- rifique est actionnée par un moteur à combustion interne, le plus avantageusement par l'eau de refroidissement chaude du mo- teur à combustion, eau qui, par suite de la circonstance qu'elle
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ne dépasse pas une température limite supérieure, exclut le danger d'un éohauffement trop considérable de l'agent réfrigé- rant. Le dispositif pour l'évaporation du liquide séparé est avantageusement établi en oul-de-sao. Pour pouvoir soustraire le fluide pour le refroidissement intermédiaire à l'action du fluide réfrigérant qui s'évapore il est refroidi de préférenoe dans un évaporateur supplémentaire pouvant être mis hors d'ac- tion.
Un exemple de réalisation de l'objet de l'invention est représenté schématiquement au dessino
I est un oompresseur compound pourvu d'une ohemise de refroidissement et appartenant à la maohine frigorifique d'un wagon de transport frigorifique., Les gaz arrivant de l'évapo- rateur 2 sont aspirés par la conduite 3 dans le compresseur pour quitter celui-ci par la conduite 4 après avoir subi une compression préalable. Ils parviennent alors par le serpentin 5 dans la conduite 6 et dans le séparateur de liquide 7 pour être finalement introduits de nouveau par la conduite 8 dans le oompresseur I qu'ils quittent par la conduite 9. après avoir paroouru le seoond étage de compression, pour s'éoouler dans le oondenseur 10.
L'agent réfrigérant liquéfié est conduit dans la , - tuyauterie II à la vanne de réglage 12 d'où il est conduit par la vanne 13 et la conduite 14 directement à la conduite 15 ou bien, si la vanne 13 est fermée, par la vanne 16, la conduite 17, le serpentin 18 et la conduite 19 dans la conduite 15. Par la conduite 15, l'agent réfrigérant liquéfié est alors amené à l'évaporateur 2. Le oirouit de l'ammoniaque est indiqué par des flèches en traits pleins.
Outre le condenseur, il faut refroidir encore dans une maohine de ce genre le oompresseur et les gaz d'écoulant du premier étage vers le second étageo
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Dans la maohine représentée on a prévu pour le refroi.. dissement l'eau de refroidissement qui est refroidie elle- même par l'air extérieur. Le oompresseur 1 est pourvu à cet effet d'une chemise de refroidissement 20 et le serpentin 5 est placé dans un récipient 21. L'eau de refroidissement s'é- chauffant dans le réoipient 21 et dans la ohemise de refroidis- sement 20 s'élève, parce que son poids spécifique diminue par l'éohauffement, à travers les conduites 22 et 23 pour parvenir alors dans le réfrigérant 24 dans lequel elle est refroidie.
Ce réfrigérant est refroidi, de la même manière que le oonden.. seur 10, par l'air extérieur. L'air extérieur peut être in- Sufflé à cet effet, par un ventilateur non représenté au des- sin, sur les deux serpentins, ou bien les serpentins peuvent être disposés sur le wagon de telle façon que par suite de la marche du wagon ils sont baignés par l'air extérieur.
26 est un récipient de dilatation pourvu d'une ouver- ture 27 et raccordé par la conduite 28, dans le voisinage du réfrigérant 24, au point le plus haut de la conduite 23.
L'eau devenue spécifiquement plus lourde par le refroi- dissement quitte le réfrigérant 24 par le fait qu'elle des- oend par la conduite 29 et parvient dans le récipient 30 dans lequel est logé le serpentin de refroidissement 18. Après avoir quitté le réoépient 30, l'eau de refroidissement revient par les conduites 31 et 32 dans le réoépient 21. Le circuit de l'eau de refroidissement est indiqué par des flèches en traite interrompus.
Si la température de l'air extérieur s'élève à + 35 C ou au-delà, l'eau de refroidissement quittera le réfrigérant 24 à une température qui peut être enoore de quelques degrés plus élevée et si cette eau chaude était utilisée directement pour le refroidissement du serpentin 5, les gaz quitteraient ce réfrigérant intermédiaire aveo une températurede nouveau plus
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élevée de quelques degrés. Le réfrigérant 24 n'est par oonsé- quent pas en état, par lui seul, de refroidir suffisamment les gaz entre les deux étages alors que par suite de la température élevée de compression ce refroidissement est le plus néoessai- re.
Sur ce oompresseur également, l'action de refroidissement pourrait être insuffisante lorsque l'eau de refroidissement est déjà chaude avant le passage dans le réoépient 21 et est enoore échauffée davantage par le serpentin 50
Suivant la présente invention.9 cet effet de refroidis- sement est amélioré par un refroidissement ultérieur de l'eau de refroidissement en circulation,, au moyen de la machine fri- gorifique elle-même. Dans le cas de machines à fonctionnement automatique, ce refroidissement supplémentaire peut être réali- sé de telle façon qu'il n'exige aucune surveillance continuel- le et tout au plus un réglage quelques fois par an.
Si le robinet 13 est fermé et/le robinet 16 ouvert, l'eau s'éooulant à travers le récipient 30 est refroidie au point qu'elle arrive au récipient 21 à une température qui peut être notablement en-dessous de la température de ltair extérieur.
Il est vrai que l'utilisation de frigories produites à oet effet par la machine frigorifique même, à la température de l'évaporateur, représente une perte théorique. La quantité de froid dont il s'agit ioi peut toutefois être maintenue re- lativement minime par le ohoix des dimensions appropriées des surfaces du serpentin 18' de telle manière que les avantages obtenus en pratique, en partioulier l'augmentation de la sécu- rité de fonctionnement de la machine, ont une importance nota- blement plus grande.
Lorsque le refroidissement supplémentaire n'est pas né- oessaire pendant les saisons froides, il peut être mis hors d'action par fermeture de la vanne 16 et ouverture de la vanne
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13. La mise en action et hors d'aotion pourrait toutefois aus- si se faire d'une autre manière, par exemple par une conduite de dérivation 33 reliée à la conduite d'eau de refroidissement ainsi que par des organes d'obturation 34 et 35, c'est-à-dire par ouverture de l'organe 35 et fermeture de l'organe 34.
La conduite de dérivation 33 présente l'avantage que pour le ohangement de marche il ne faut prévoir et déplacer, à la place de vannes à ammoniaque, que des robinets à eau. Par contre aveo cette dernière disposition, le serpentin 18 peut toujours développer du froid lorsque la maohine est en servi.. ce de sorte qu'il est à redouter que le recopient 30 éclate par la gelée.
Il pourrait se faire qu'un refroidissement trop inten- se soit exercé sur le serpentin 5 soit par un effet de refroi- dissement trop intense du serpentin 18, soit par le fait que par erreur l'arrêt du refroidissement par ce serpentin a été négligé après que son aotion est devenue superflueà oause d'un ohangement des conditions de température, ou encore par le fait que l'eau de refroidissement en circulation est refroi- die trop fortement par l'air extérieur. Un refroidissement trop intense de l'agent réfrigérant aurait toutefois pour oonséquen.. oe une condensation de l'agent réfrigérant entre le premier et le seoond étage du compresseur et par oonséquent le danger de coups de liquide dans le seoond étage de compression.
Pour éoarter ce danger, on a placé dans la conduite d'amenée du se- oond étage, suivant la présente invention, un séparateur de liquide qui est pourvu d'un dispositif spécial pour l'évapora- tion du liquide séparé. Le séparateur de liquide 7, qui est disposé'entre les conduites 6 et 8, ne peut pas par lui-même empêcher l'entrée de liquide dans le seoond étage de compres- sion. Son action oesse dès qu'il est rempli complètement de liquide.
En cas de oapaoité limitée, il ne pourrait empêcher que pendant peu de temps la pénétration de liquide dans le com-
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presseur, tandis qu'en cas de grande capacité, 1'accumulation dune grande quantité de liquide aurait pour conséquence une pénurie de liquide oorrespondante en d'autres points de l'ins- tallation, notamment dans l'évaporateur.
Pour vaporiser le liquide séparé on a raccordé à la partie inférieure du séparateur 7 une conduite 36 qui se ter- mine par un serpentin 37, fermé du bas, formant un cul-de-sac.
Le serpentin 37 pourrait aussi, au lieu d'être relié au sépa- rateur par une conduite 36, lui être relié par deux conduites dont l'une conduirait le liquide séparé vers le bas et l'au- tre amènerait les gaz développés par l'évaporation du serpen- tin dans le séparateur.
Le serpentin 37 est pourvu d'un dispositif de chauffa- ge 38.
Lorsque le oompresseur est actionné par un moteur à combustion interne, le dispositif de chauffage a le plus avan- tageusement la forme d'un récipient dans lequel on fait passer l'eau de refroidissement chaude venant du moteuro On a ainsi la possibilité d'éohauffer le serpentin 37 quelques heures avant la mise en marohe de l'installation frigorifique et d'é- viter ainsi également le danger de coups de liquide lors de la mise en service du oompresseur, lorsqu'il règne dans la ohambre des machines une température de congélation.
L'eau de refroidissement du moteur présente comme agent de chauffage, par suite de sa température ne dépassant pas une oertaine.limite, cet avantage supplémentaire qu'elle évite le danger de surchauffer à un degré trop élevé le fluide réfrigérant. Ceci ne serait pas le cas si l'on utilisait à cet effet les gaz d'échappement du moteuro
Il va de soi que l'on pourrait utiliser n'importe quel autre dispositif de chauffage également, par exemple un brû- leur à huile ou un radiateur électrique qui serait mis automa- tiquement hors d'action en cas d'obtention d une température
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déterminée, par exemple par un thermostat.
Les organes d'obturation 13 et 16 ou 34 et 35 pour le refroidissement supplémentaire de l'eau de refroidissement pourraient également être commandés automatiquement par un thermostat qui devrait être placé sous l'influence de la tem- pérature de l'eau de refroidissement dans'la conduite 31. Il est possible également de mettre hors .d'action l'eau de refroi- dissement pour le serpentin 5 au moyen d'une conduite de déri- vation, par exemple par la vanne 41 dans la conduite 32 et la conduite de dérivation 42 aveo vanne 43.
Les vannes 34, 35, 41 et 43 ou tout au moins une sé- rie, ont également l'avantage que la circulation de l'eau peut âtre étranglée.
On peut finalement employer à la place d'eau de re.. froidissement pure une solution de sel dans l'eau ou bien un mélange d'eau et d'alcool ou d'eau et de glyoérine pour évi- ter le danger de rupture en cas de gelée.
REVENDICATIONS :
1.- Machine frigorifique oompound à compression, en partioulier pour les wagons de transport frigorifique, oarao- térisée en ce que l'agent réfrigérant gazeux passe, entre les étages de compression, non seulement par un réfrigérant maie aussi par un séparateur de liquide, en vue d'éviter par les temps chauds une température finale de compression trop éle- vée de l'agent réfrigérant, et par les temps froide, la pos- sibilité de coups de liquide dans le second étage du compres- seur.