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"utilisation du vide, notamment aux machines frigorifiques et perfectionnement aux procédés, dispositifs et appareils le
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pro duiean t
La présente invention est relative à une petite machine frigorifique de vulgarisation d'un prix de construction et d'installation infime en utilisant comme énergie la la vi- tesse de fluides liquides et subsidiairement de gaz ou va- peurs se détendant dans une enceinte déprimée par une trompe à liquide on par une pompe mécanique, ainsi qu'au perfection- nement aux trompes à vide permettant de tirer le meilleur parti de l'appareil en toutes circonstances avec le Corps Frigorigène duquel on peut le plus facilement s'approvisionner.
Pour provoquer l'abaissement de température d'un Fluide Frigorigène quelconque, il faut le faire communiquer avec une enoeinte ou règne une pression inférieure à sa tension de vapeur à la température que l'on veut atteindre.
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Par la présente invention on obtient ce résultat en utilisant comme Fluide Frigorigène des liquides, dont le point d'ébullition à la pression xx atmosphérique est supérieur à la température ambiante, et partant, facilement logeables dans des récipients courants ne devant pas résister à la pression, mais dont la tension de vapeur aux températures voisines de 0 est supérieure à la tension de vapeur à la température am- biante du liquide Moteur qui passera dans une trompe à faire le vide par sa vitesse. lorsqu'on utilise une trompe classique le liquide moteur d'une sera le plus souvent l'eau en charge/canalisation de distri- bution urbaine.
Dans ce cas on aura recours aux Fluides Fri- gorigènes suivants :
1 ) Pour un abaissement de 15 en dessous de la tempéra- ture de l'eau motrice à l'Alcool Etbylique qui procurera 223 frigories par Kilo ou à 1'Acétate d'Ethyle.
2 ) Pour un abaissement de 28 à l'Alcool Méthylique ou Méthanol qui procurera 290 frigories par Kilo.
3 ) Pour un abaissement de 40 à 50 , l'Acétate de Méthyle, l'aoétore, le Formiate d'Ethyle, le Méthylal, le Tétraphénol, le Formiate de Métbyle qui prooureront 90 à 150 frigories par Kilo.
Du prix de ces Liquides dans le commerce en fonction de leur richesse frigorifique et de l'échelon de froid à at- teindre, on décidera du choix parmi pes Fluides Frigorigènes, qui étant tous solubles dans l'eau ne nécessitent pae d'éner- gie de compression, et par suite de la grande dilution dans l'eau ne risquent pas de dégager dans les égouts ou on les évacue des vapeurs combustibles dangereuses.
On ne sortira pas du domaine de cette invention en uti- lisant des Liquides Frigorigènes, dont les vapeurs ne sont pas solubles dans l'eau, telles que :Tétrachlorure de Carbone,
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Benzol, Essence de ;Pétrole, l'Etber de ;Pétrole, le Pentane, le Furfurane ou le Crotonylène. Ces vapeurs demanderont un peu plus d'énergie car elles ne se condenseront que comprimées, par conséquent consommeront plus d'eau et à une pression plus forte . En outre, ces Liquides ne peuvent pas être éva- cués à l'égout sans danger,à 1'exception du Tétrachlorure de Carbone.
Si par suite d'impossibilité d'approvisionnement des Fluides solubles on Y a recours,on procédera à leur récupéra- tion en les faisant décanter dans un vase de décantation et on les renverra à l'évaporateur, de qui constituerait ainsi une marche en circuit fermé, tout au moins pour le fluide frigori- gène. ne
Tous ces Fluides Frigorigènes non solubles/donnent que 90 frigories, sauf le Tétrachlorure de Carbone qui ne donne à 10 que 60 frigories environ.
Ce dernier serait donc d'une utilisation coûteuse s'il devait être sacrifié(évacué), mais il sera employé avantageusement en circuit fermé étant donné d'une part, sa forte densité (1.632) qui donne une séparation énergique de l'eau motrice permettant le retour par la partie inférieure du vase de dénnntation à l'évaporateur et d'autre part, sa forte densité de vapeur (5 fois celle de l'Alcool Méthylique) d'où neme puissance frigorifique à égalié le volume
Il possède en outre, l'avantage d'un plus faible rapport de compression entre - 10 et + 30 1/7,7 soit de 18,sala de mercure à 142 m/m contre 13,5 m/m à 150 n/m pour l'Alcool Méthylique soit 1/11;
par conséquent, on l'utilisera fréquem- ment en circuit fermé en l'aspirant et le oomprimant par un jet d'eau provenant d'une canalisation en charge où à son défaut par le jet produit par une pompe.
Ce liquide possède en outre, cette qualité intéressante, c'est qu'il peut être manipulé par des mains maladroites ou
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imprudentes n'étant pas/ combustible:il est même extincteur en cas d'incendie.
Pour empêcher l'arrivée d'eau. dans le retour du Tétraohlo- rure l'orifice de départ du fond du réservoir décanteur sera ouvert ou fermé par l'action d'un flotteur, dont la densité sera un peu inférieure à 1.632,de telle façon que le Tétrachlo- rure de Carbone le soulèvera, tandis que l'arrivée d'eau, le fera tomber énergiquement forment l'orifice. Inversement, si on fait usage d'un Frigorigène plus léger que l'eau, il retournera par le haut, par un orifice commandé par un flotteur de densité un peu supérieure, mais inférieure à 1 de façon que l'arrivée d'eau le fasse monter,obturant ainsi l'orifice.
Tous ces fluides pourront aussi être utilisés en cir- cuit fermé par un aspirateur compresseur mécanique qui refou- lera dans un condenseur quand on dispose de courant électrique et non d'eau sous pression, ainsi que par des éjecteurs ther- miques, par suite de leur tension inférieure à l'atmosphère fluides la température de condensation, ces/ne risquent pas de se déverser dans l'atmosphère.
Les liquides enorcés au 3ième µ de l'Acétate de Méthyle au Formiate de Méthyle sont à ce sujet spécialement intéres- sants car ils ne sont pas violemment combustibles et peuvent, lors des purges d'air qui seraient dirigées dans de l'eau, être absorbés par celle-ci.
Ces purges d'air se feraient de la manière suivante : on fera marcher le compresseur, la sortie du liquide du condenseur étant fermée, lorsque la pression au condenseur sera supérieure à l'atmosphère, alors on purgera à la partie supérieure, les Vapeurs de ces Liquides étant toutes plus lour- des que l'air.
Le ]Formiate de Méthyle est tout spécialement avantageux à employer en raison de son faible rapport de compression entre
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0 et 30 qui est 1/3, 5; il absorbe 1/5 d'énergie en moins que n'en absorbe l'Ammoniaque qui passe pour le fluide frigo- rigène consommant le moins d'énergie pratiquement.
Avec les vapeurs Frigorigènes qui sans oompression sont solubles dans l'eau ,(c'est-à-dire absorbées) on pourra réa- liser une grande économie et.'eau lorsqu',on pourra brancher un tube barométrique ,o'est-à-dire débouchant à plus de 10m,33 en contre-bas de l'appareil. Dans ce cas l'éjeoteur à. vide sera le plus petit possible; il servira tout juste à faire le vide au départ et à le maintenir; en outre, une introduction d'eau en pluie très divisée sera faite dans une capacité ménagée entre l'évaporateur et l'aspiration de l'électeur,ce qui aura pour effet le condenser , par absorption, les Vapeurs et de s'en aller par l'extraction barométrique.
Cette eau sera four- nie par la àéoharge de l'éjeoteur à vide, elle pénétrera dans la chambre par son plafond peroé de trôs petits trous, dont le dgbit sera inférieur à la déoharge d'eau de l'éjeoteur, de pas façon à ce qu'il n'y ait/de rentrées d'air par ces trous.
Puisque toute l'eau fournie par l'éjeoteur ne passera pas dans la chambre [L'absorption, le réservoir de décharge sera muni d'un trop-plein.
A défaut de pouvoir installer un tube l'extraction barométrique, on pourra faire cette extraotion par un éjecteur qui quoique devant aspirer du liquide ne sera pas établi comme tel, car il pourrait à un moment donné manquer d'eau à l'as- piration par suite de l'augmentation de son débit qui pourrait se faire lors de l'élévation brusque de pression dans la conduite, comme cela se produit lors de coups de bélier; ce qui provoquerait un accès pour l'air atmosphérique par suite du décollement de l'eau à la sortie du diffuseur de l'éjecteur.
Ce sera donc un électeur à vide, qui aura un faible débit
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f comme éjecteur aspirant du liquide,Ce qui exige que l'in- troàuotion d'eau, d'absorption soit limitée à un débit nettement inférieur à la capacité de l'éjeoteur ainsi établi, môme quand baisse la pression de son liquide moteur/assez fortement, sans quoi l'eau d'absorption viendrait remplir l'évaporateur. L'éjecteur d'extraction ainsi calculé servirait en même temps de trompe à vide.
En vue de faciliter l'absorption si on ne provoque pas une entrée d'eau supplémentaire pour absorption,il y a avantage à opérer avec plusieurs petites trompes plutôt qu'avec une grosse.
Pour abaisser la température de l'Eau, de Breuvage, dirge- tement, c'est-à-dire en la faisant servir en même temps de Liquide Frigorigène, la présente invention prévoit deux pro- cédés :
1 ) Le premier utilisera la trompe à vide classique, mais dans laquelle on enverra un liquide moteur, pas trop vis- queux, duquel la tension de vapeur à température ambiante ne soit pas supérieure à celle de l'eau à la température il laquelle on veut la descendre; enfin, ce liquide ne devra pas être soluble dans l'eau et être de densité différente pour permettre une séparation facile en vue de sa réutilisation.
L'Essence de Térébenthine répond parfaitement à cotte oondition et sa tension de Vapeur à 20 est égale à celle de l'Eau à zéro.
On mettra l'essence de térébenthine en charge soit par une pompe mécanique, soit par l'énergie cinétique de l'eau de distribution urbaine de laquelle l'essence de térébenthine sera en quelque sorte 1'intermédiaire en présence de la Vapeur d'EAu Froide. le recours à ce truchement est une des partiou- larités curieuses de la présente invention.
Le recours au truchement de la térébenthine ou autre li- quide à plus faible tension que l'eau tout en utilisant l'eau
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de la distribution comme si celle-eiétait le fluide aspirant la Vapeur Frigorigène, se fait de la manière suivante : la térébenthine pénètre dans une première trompe à la pression atmosphérique soit 1 K,033 absolue, l'aspiration étant rac- cordée, à l'évaporateur du Fluide Frigorigène, c'est-à-dire l'Eau, tandis que le refoulement ou l'échappement est relié à l'aspiration d'un éjecteur hydraulique qui, en créant une dépression totale, appelle la térébenthine à la vitesse de 15 m. à la seconde dans la tuyère d'injection.
Ce second éjeoteur refoule son eau et la térébenthine dans un réservoir de décantation à la pression atmosphérique, d'où la térébenthine repart par le haut vers sa trompe, tandis que Il,eau s'écoule à l'évier par le bas.
Dans le cas où le liquide de truchement serait plus lourd que l'eau, c'est lui qui reviendrait par le bas, tandis que l'eau s'évacuerait à l'évier par le haut.
2 )- le deuxième procédé reconrt à l'artifice suivant : on fait précéder la trompe à liquide d'une trompe à gaz ou à vapeur, qui refoulera dans l'enceinte déprimée par la trompe à liquide et qui aspirera au-dessus du liquide frigorigène, l'application la plus symbolique est la suivante :
On veut abaisser la température d'Eau de breuvage à 5 , par exemple, sans recourir à un échangeur et on dispose d'eau sous pression à 25 , Cette eau circulant dans une trompe pourra aspirer jusqu'à la pression absolue de 35 grs./ cm2, Dans cette aspiration vient déboucher le refoulement d'une trompe air-moteur remorquant la Tapeur d'Eau aspirée - l'air moteur étant l'air atmosphérique, soit à la pression absolue de 1.033 grammes, qui se détendra à 9 grammes, remor- quera de la vapeur d'eau à+5 et se recomprimera à Z5 ou 40 grammes,ou la trompe à eau le reprendra.
On pourra faire jouer le rôle de l'Air Atmosphérique à un Gaz ou Vapeur cen-
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Pensable dans l'eau, pour diminuer la consommation d'énergie et, par conséquent, l'eau motrice; on pourra, par exemple, raccorder la prise d'air à un récipient de formiate de mé- tbyle auquel la température d'été donne une tension de 1.033 grs./cm., oe qui permettrait d'obtenir avec de l'Alcool employé comme Frigorigène ou même de l'Eau un abaissement de température plus grand que si on aspirait seulement avec la trompe à eau.
On pourra aussi employer une petite chaudière à eau chauffée par une flamme.
On ne sortira pas du domaine de cette invention en ré- alisant l'enceinte déprimée où vient se détendre l'air atmos- phérique par une pompe à vide mécanique soit volumétrique, soit cinétique.
Dans le cas où on recourt à une pompe mécanique pour faire la dépression partielle et que la plus grande dépression par est faite, non pas/l'air ambiant mais par une vapeur conden- sable, on fera la condensation pour diminuer la contrepression et on récoltera le liquide de condensation de la Vapeur Frigo- rigène et celui de la vapeur motrice.
Il va de soi que la trompe à vide ainsi perfectionnée recevra d'autres applications qu'à la production du froid, c'est-à-dire chaque fois qu'il sera utile d'obtenir une vide très poussé, et que ces applications restent du domaine de la présente invention. l'exemple d'application montré sur le dessin figure 1 est celui d'un récipient réfrigéré & en forme/seau muni d'un par couvercle b/où on introduit les bouteilles ou autres choses à réfrigérer.
A l'intérieur se trouve un réservoir annulaire 0 con- stituant l'évaporateur dans lequel on introduit le liquide
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Frigorigène par la tubulure-entonnoir d, qui est placée à une hauteur telle qu'on ne puisse faire le plein qu'aux 2/3, car il. , est nécessaire de ménager une capacité pour la vapeur de la moi-' tié de celle contenant le liquide pour éviter l'entraînement de celui-ci.
Ce réservoir annulaire qui est fermé à sa partie supé- rieure est muni en haut 9.'une tubulure d'aspiration e. Cette tubulure d'aspiration e débouche dans la chambre d'aspiration f en forme de réservoir cylindrique de l'électeur hydraulique g. Entre l'enveloppe!. et le réservoir annulaire! est comprimé le calorifuge h. le fonctionnement est le suivant ) on raccorde l'embase .1 de l'éjecteur g par un tuyau en caoutehoue à un robinet d'évier;
l'eau passe en vitesse par la tuyère d'injection, ce qui provoque le vide et l'aspiration de la vapeur frigorigène qui est refoulée par le diffessur qui est relié au moyen d'un tuyau en caoutchouc monté sur son embase 1 à l'évier. la ohambre d'aspiration f est prévue d'un volume supé- rieur à la contenance de toute la canalisation de refoulement, car lorsqu'on ferme le robinet N'arrivée d'eau, la pression atmosphérique refoule l'eau contenue dans la canalssation d'échappement dans l'aspiration. Le réservoir f constitue mie garde contre l'introduction d'eau dans l'évaporateur.
Une variante de l'appareil aspirateur est montée à gauche de l'évaporateur c, alors que celui qui vient d'être décrit est monté à droite. Cette fois, l'éjeoteur g1, analogue à l'éjecteur g et fonctionnant comme lui, n'aspire plus direote- vient ment par la tubulure e1 car, entre les deux,/s'intercaler l'in- jecteur à gaz m.
Cet Injecteur m reçoit par sa tuyère il l'Air Atmos- phérique agissant comme gaz moteur qui se détend en prenant une très grande vitesse à la pression absolue de 6 à 10 grammes cm.2 en aspirant des vapeurs sortant de la tubulure G1 avec
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lesquelles il se mélange dans le convergent n et se recom- prime dans le diffuseur ± à la pression de 40 à 50 grammes, c'est-à-dire, suffisante pour pénétrer dane l'éjecteur g1 où il est aspiré. la fig.
2 représente un dispositif de mise en circula- tion d'essence de térébenthine par l'eau de la canalisation, La térébenthine arrive du réservoir de décantation et débouche par la tuyère d'injection de l'éjecteur g2, elle aspire des vapeurs d'eau froide qu'elle refoule dans l'aspiration de l'éjeoteur à eau w qui lui refoule la térébenthine et l'eau de condensation auxquelles alla da mélenge dans le convergent v par le diffuseur w et le tube x dans le réservoir de décan- tation où l'eau descend dans le fond et s'évacue à l'évier par le tube z, tandis que la térébenthine ta vers le haut pour repartir à l'éjeoteur g2, la fig. 3 représente un dispositif lorsqu'on a spéciale- ment en vue de faire de la glace.
On place le liquide frigo- rigène dans l'évaporateur c1 raccordé comme précédemment à un éjecteur-aspirateur. Cet évaporateur plonge dans de l'eau qui se congelera oirculairement et qui se trouve dans le récipient oalorifugé a1 La forme de l'évaporateur est cônigus pour fa- ciliter l'enlèwanent de l'anneau de glace 1, qui se formera à sa paroi extérieure.
L'Evaporateur porte un filet sur lequel est vissé l'éorou 2 qui servira, par sa rotation, à décoller et expulser l'an- neau de glace.