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Appareil réfrigérateur à absorption et à fonctionnement in- termittent ou réversible.
La présente invention est relative àdes perfectionne- ments dans les appareils réfrigérateurs à absorption, du type à fonctionnement intermittent ou réversible.
Le but de l'invention est de fournir un appareil ré- frigérateur du type ci-dessus visé et qui soit d'un fonc- tionnement plus efficace que ceux établis jusqu'à ce jour, @ ainsi que de fournir des méthodes opératoires pour un sem- blable appareil.
Dans la méthode opératoire, appliquée aux appareils
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confornes à la présente invention, les vapeurs provenant du bouilleur et qui sont présentes dans l'appareil à la fin de la période de dégggement sont condensées à l'aidre d'un liquide d'absorption en circulation.
L'invention comporte également une méthode ou un pro- cédé pour la conduite de appareils réfrigérateurs du type ci-dessus mentionné et qui implique les étapes consistant élever ,la solution d'absorption, à la fin de la période de dégagement, par l'introduction de vapeurs d'agent réfri- gérant dans un conduit étroit d'élévation, et à utiliser la solution en circulation pour assurer la condensation des vapeurs émanant du bouilleur et présentes dans l'appareil.
La circulation de la solution d'absorption, dont il vient d'être parlé, est de préférence produite au moyen de la vapeur qui se dégage de l'évaporateur.
L'appareil conforme à la'invention implique un réci- pient d'emmagasinage pour la solution d'absorption, un point d'absorption situé à un niveau plus élevé et en commu- nication avec la-chambre à gaz du bouilleur, et des moyens pour faire circuler la dite solution d'absorption vers le point d'absorption au moment où se termine la période de dégagement des vapeurs hors du bouilleur.
Conformément à une autre caractéristique de l'inven- tion, le dégagement de vapeur hors du liquide du bouilleur, dans les appareils du type ci-dessus, s'effectue à l'aide d'un thermo-siphon chauffé qui met en circulation le contenu du bouilleur.
Dans un appareil du type ci-dessus, qui comporte un bouilleur et un récipient d'emmagasinage pour la solution d'absorption, on dispose, conformément à la présente inven- tion, une hauteur de chute libre pour le liquide dans le trajet de liquide entre le récipient d'emmagasinage et le bouilleur, cette chute possible étant de préférence disposée
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.sur le trajet de la solution qui s'écoule du récipient d'em- - magasinage vers un dispositif de pompage.
L'invention est décrite en détail ci-après, avec réfé- ' rence au dessin annexé qui montre en schéma une forme de réalisation de la dite invention.
Dans ce dessin, le bouilleur et l'absorbeur de l'ap- pareil réfrigérateur à action intermittente sont désignés par 13 et 11 respectivement. Le générateur ou bouilleur 13 est établi sous la forme d'un tube relativement étroit.La solution d'absorption dégazéifiée dans ce tube, et qui peut être constituée par exemple par de l'eau et de l'ammo- niaque, s'écoule depuis le bouilleur, à travers un conduit
20 dans un échangeur de-température de liquide 12, et sort à l'extrémité de ce conduit 20, laquelle débouche dans la partie basse de l'absorbeur. Le bouilleur et l'échangeur de chaleur peuvent être isolés à l'aide de tout dispositif d'i- solation thermique appropria, de préférence par un isolant de faible capacité calorifique, tel qu'un isolant feuilleté ou autre analogue.
La solution enrichie dans l'absorbeur peut s'écouler depuis la partie supérieure dudit absorbeur 11 à travers un conduit 19 et à travers l'échangeur de chaleur 12, vers un serpentin de pompage 13a, d'ou la solution est conduite dans un tuyau âlévatoire jusque dans la partie su- périeure du bouilleur 13. Du fait que le bouilleur 13 est établi sous la forme d'un vase étroit, il est avantageux de pratiquer la dégazéification du conteneur renfermant la solution à l'intérieur du bouilleur, à l'aide d'un serpen- tin de chauffage séparé 13b, qui, avec le serpentin de pom- page 13a, est enroulé autour d'un carneau 31, lequel peut être chauffé de toute façon connue appropriée, par exemple ' électriquement ou a par un combustible gazeux ou liquide.
La vapeur, dégagée hors du serpentin de pompage 13a et le serpentin de pompage 13b, s'élève à l'intérieur d'un
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conduit 16 relié au bouilleur 13, vers un récipient 38 qui . est de préférence pourvu intérieurement de plateaux chica- nes et peut, si on le désire, être également pourvu d'ailet- tes de ref r oidissement. Du conteneur 18 le gaz,'-.en même temps que tous les produits de condensation evetnuels, s' é- ! coulent à travers un conduit 39 lequel entoure partiellement le tuyau 16, et passent de là dans un conteneur 41 où sont recueillis les produits de condensation provenant du con- duit 39.
Comme ce pr conduit 39 débouche dans le fond du récipient 41, les tapeurs venant du bouilleur sont contrain- tes de passer à travers la colonne de liquide existant dans ledit récipient 41. En partant de la chambre à gaz du réci- pient 41., les vapeurs du bouilleur s'élèvent à travers un conduit 18, pour se rendre dans un séparateur où rectifica- teur 60, lequel est pourvu intérieurement de plateaux- chicanes et, extérieurement, d'une chemise de refroidissement.
Après avoir quitté le rectificateur 60, les vapeurs se rendent dans un condenseur 14, lequel est de préférence pourvu intérieurement de plateau-chicanes perforés 57 et qui, extérieurement, est convenablement refroidi, en étant par exemple entouré à cet effet par un serpentin de refroi- dissemnt 56 où circule de l'eau. Le condensât formé dans le condenseur, s'écoule, de la façon connue, dans la chemise de refroidissement du séparateur 60, dans laquelle toute vapeur d'agent d'absorption entrainée est séparée, et est ramené, à travers le conduit 18, aà l'intérieur du récipient 41. Le condensat épuré s'écoule dans l'évaporateur ou le collecteur de condensat 15a, d'ou ce condensat se rend, par des tuyaux dirigés vers le bas',,à l'évaporateur principal 44.
L'évaporateur principal 44 est pourvu, dans.la forme de réalisation représentée, d'un espace intérieur creux 58, l'intérieur duquel on peut placer des tiroirs a glace, des bouteilles ou tous autres objets analogues. Pour purger l'eva-
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porateur 44, il est prévu un conduit 59 lequel débouche dans un récipient équilibreur 21 Dans ce conduit 59 on dispose de préférence un robinet 61, afin de permettre d'évacuer à volonté le contenu de.l'évaporateur. Le récipient ou bac équi- libreur 21 peut être isolé ou bien être en communication de chaleur avec le bouilleur 13 ou avec le carneau 31. Son contenu correspond en substance avec le contenu du collec- teur 15a et le contenu de l'évaporateur 44. Le récipient 21 est relié d'une part par un conduit 49 à l'absorbeur, et, d'autre part, par un conduit 51. au conteneur 38.
Dans der- taines conditions, le conduit de communication séparé 49 pourra être supprimé, et le dispositif équilibreur ou com- pensateur pourra être établi, sous la forme d'un dôme, sur l'absorbeur. De la chambre à gaz du conteneur 21 part un au-4 tre conduit 11d, de préférence pourvu d'un joint en U, et qui est engagé dans l'absorbeur 11 à travers la partie inférieure de celui-ci. Dans ce conduit 11d débouche d'autre part un tuyau 48 lequel est en communication avec la chambre à gaz du conteneur 41.
L' absorbeur, dans la forme de réalisation représentée, est refroidi par un serpentin de circulation d'eau 55, établi de préférence en cuivre; mais ce serpentin de refroidisse- ment, tout comme le serpentin de refroidissement du condenseur, pourra être remplacé,si on le désire, par des ailettes de refroidissement par l'air. Comme la solution concentrée, avec les moyens opératoires ci-dessus définis, est plus légère que la solution diluée, le conduit 19 débouche à la partie supé- rieure de l'absorbeur, vu que la solution concentrée doit s'écouler de là vers le bouilleur, tandis que le conduit 20, pour la solution diluée plus lourde, débouche dans la partie . inférieure de l'absorbeur.
- ..L'établissement du bouilleur 13 sous la forme d'un tube étroit dans lequel la chaleur n'est apportée qu'à l'endroit du
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serpentin de chauffage 13b, est avantageuse, tout d'abord pour la raiso n que l'on ne porte à une température élevée, à un moment quelconque, que de petites quantités de solution à la fois, et d'autre part pour la raisn que, dans,le bouil- ' leur, même avec un effet de chauffage variable, le ni eau demeure à une hauteur normale constante en dépit de l'éva- cuation de bulles de gaz.
Si l'on admet que l'appareil est chargé, jusqu'au ni- veau I, d'une solution aqueuse d'ammoniaque à 35 %. le ni- veau maximum I doit être situé au-dessous de l'endroit où le conduit 39 débouche à l'intérieur du récipient 41. Lorsque l'on chauffe l'appareil, la circulation de la solution entre le bouilleur et l'absorbeur se produit immédiatement sous l'action du dispositif de pompage 13a. Les vapeurs dégagées hors du bouilleur sortent du récipient 38, non seulement, conne ils été dit ci-dessus, à travers le conduit 39 et le récipient 41 pour se rendre au condenseur, mais en outre une* partie desdites vapeurs s'écoule travers le conduit 4 51 vers le bac équilibreur 21, à l'intérieur duquel une petite proportion des vapeurs du bouilleur se trouveront absorbées.
Mais comme toutefois la solution concentrée est plus légère que la solution faible, la formation d'une mince cou- che s'effectue rapidement sur la surface du liquide dans le bac 21, ce qui rend impossible, à l'intérieur de ce récipient 21 toute absorption ultérieure de vapeur provenant du bouil- leur. La surface supérieure effective du liquide dans le bac 21 consiste, dans la pratique, en une solution concentrée d'am- moniaque.
Bais comme toutefois le condenseur se trouve à une température inférieure à celle du bac 2:4 il ne peut se, produire pratiquement dans ce dernier aucune condensation de vapeur menant du bouilleur, en particulier dans le cas où l'appareil est refroidi par de l'eau. u fait de l'existence du conduit de communication 51, la pression de gaz dans le
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bac 21 est toujours la même que dans le bouilleur.
Comme les gaz venant du bouilleur sont refoulés à travers le bouchon ou joint de liquide dans le conteneur 41, ils se trouveront déchargés hors dudit récipient à une pres- sion correspondant à la hauteur de la colonne de liquide H.En conséquence, au cours de la période d'ébullition, il doit régner, dans le bouilleur et dans le bac équilibreur 21, un excès de pression H par rapport à la pression du condenseur.
Tans le conduit 42 qui communique avec l'absorbeur et par suite, à travers le conduit 49 avec le bac équilibreur 21, il doit régner une pression correspondant à une colonne H1 de même grandeur que la colonne H, comme le montre le des- sin. 'En c onséquence le niveau de liquide I doit, comme il a été dit ci-dessus, être situé au-dessous du point où le conduit 39 débouche, vu qu'autrement la colonne H pourrait être plusgrande que la colonne de contre-pression H1.
Si la colonne H s'élève effectivement assez haut pour que du liqui- de s'écoule du conduit 42 dans le récipient 41, la hauteur de la colonne de liquide H augmentera aussi en conséquence, si bien que, progressivement, le liquide dans le conduit la serait refoulé de bas en haut et se rendrait dans l'évapora- teur. C' est pourquoi uniquement quand, par trop-plein, du liquide s'est rendu dans l'évaporateur, le niveau dans le bac 21 étant de ce fait descendu jusqu'à l'embouchure du conduit 39, les hauteurs correctes des colonnes H et H1 seraient ré- tablies.
Si l'apport de liquide dans le récipient 41, augmente, du fait d'une condensation dans le conduit 39 et du retour d'agent d'absorption séparé dans le sépateur 60, le liquide en excès s'écoulera à travers le conduit 42 et le conduit ll. pour être ramené dans l'absorbeur.
''-La pression dans l'appareil, au cours de la période d'é- bullition, dépend de la température dans le condenseur. Si la température du condenseur est par exemple 23 C., la pres-
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sion dans l'appareil s 'élève a 10, 5 Kgrs. Du fait de la quantité de condensat qui s'accumule dans l' évapo rateur 44 et dans le conteneur collecteur 15a, le niveau-dû liquide, dans le bac équilibreur 21 et dans le bouilleur 13, abais- se au cours de la période d'ébullition. La durée de la pério- 'or de d'ébullition pourra, cela va sans dire, être choisie à volonté.
Bien qu'après avoir coupé le chauffage, le li- quide pourra à raison de la rapide séduction de pression qui en résulte, continuer à bouillir pendant un temps assez court, l'absorption commencera en tout cas rapidement.
Aussitôt que le bouilleur commence à se refroidir, l'absorption des vapeurs dégagées hors du bouoilleur se pro- duit sur les surfaces de liquide du bouilleur et dans les conduits 13 et 16, et éventuellement aussi sur les plateaux- chicanes du récipient 38. En conséquence il se produit une petite réduction de pression. La pression de l'évaporateur,. tout comme la pression dans le condenseur et ,dans le conduit,- 18, est par suite un peu plus grande que la pression dans le bouilleur et dans le bac équilibreur 21.
En conséquence le liquide du récipient 1 est chassé de bas -en haut dans le conduit 39, tandis que le,liquide dans le conduit 42 s'abais- se de façon correspondante au-dessous du niveau de liquide II dans le bac 2. La différence de niveau représentée entre les lignes I et II est déterminée par le remplissage de l'é- vaportteur 44 et le conteneur de condensat 15a. Quand le ni- veau du liquide a baissé dans le conduit 42 du fait de l'ex- cés de pression relative dans l'évaporateur, et cela jusqu'au niveau indiqué en X sur la figure, il s'est formé dans le conduit 39 une colonne correspondante.
La partie supérieure du conduit 39 est établie sous la forme d'un espace annulaire, ce qui en conséquence assure que du liquide ne peut être as- piré dans le conduit 39, par l'effet de succion du bouilleur,
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à un degré tel que la colonne de liquide, dans le conduit
39, puisse se rompre. Même si du liquide était aspiré dans le conduit annulaire à un niveau élevé, la chambre 38 et les plateaux-chicanes qui y sont prévus empêcheraient ce liqui- de de déborder vers le bouilleur. Quand le niveau du liquide dans le conduit 42 a baissé de la quantité X représentée, si bien que du gaz venant du récipient 41 peut s'écouler dans le conduit 11d, une circulation de la solution, entre le conduit 11d et le bac 21, s'effectue sous l'action de ce gaz, en amorçant l'effet d'absorption effective et de re- froidissement.
Le gaz qui s'écoule à travers le conduit 42 dans le conduit 11d est, dans une certaine mesure, effecti- vement absorbé dans ce conduit étant donné que de la solu- tion froide venant de l'absorbeur est aspirée dans ledit conduit et s'y trouve élevée. Qaand cette solution faible froide, non complètement saturée, s'engage dans l'atmos- phère d'ammoniaque du bac 21, de l'ammoniaque se trouve ra- pidement absorbé, ce qui détermine un abaissement considé- rable de la pression dans ledit bac 21 et dans le bouilleur relié à ce dernier. D'autre part l'abaissement de la solution de circulation, dans le bac 21, au niveau du liquide dans ce dernier, détermine la destruction de la mince couche pré- cédemment formée sur la surface du liquide dans ce bac q21, et en empêchant l'absorption par son caractère stationnaire.
Il se produit de la sorte, dans le bac 21, un perfectionne- ment additionnel très sensible du processus d'absorption et de la réduction simultanée de pression qui en résulte.La destruction de la mince coudche superficielle dans le bac 21 et l'absorption des vapeurs d'ammoniaque dans la solution venant de l'absorbeur ne sont pas uniquement importantes en ce--qui concerne les vapeurs qui traversent le conduit 11d; mais elles sont tout particulièrement importantes en rela- tion avec tout l'ensemble du contenu en gaz du système de
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pression du bouilleur, contenu qui se trouve par là absorbé, en déterminant de la sorte une rédaction, considérable de la pression dans l'appareil et une évaporation plusintense -dans l'évaporateur.
Cette importante réduction de pression dans le bac 21a également pour effet que le gaz provenant de l'évaporateur et passant à travers le conduit 18 se trouve aspiré très intensément dans le conduit 11d, ou s'effectue en conséquence une circulation vigoureuse par thermo-siphon ou par bulles de gaz..¯
Grâce à ce dispositif il est possible de réduire la pression de l'appareil très considérablement et très rapide.. ment, si bien que, très peu de temps après avoir coupé le chauffage, on détermine un effet de refroidissement ex- trêmement vigoureux dans l'évaporateur. Dans un appareil construit de cette façon il a été possible de réduire la pression en moins d'un quart d'heure, de 8 à l Kgr., et d'ot tenir peu de temps après des températures d'évaporateur de -38 C.
Au cours de la période totale d'évaporation, cette basse pression se maintient et la hasse température d'évapo- ration continue elle-même de régner. Il va de soi toutefois que la pression dans l'appareil et la température dans l'éva- porateur sont eonditionnées par la concentration de la solu- tion d'absorption et par la température de celle-ci.
L'invention n'est pas uniquement limitée à la forme de réalisation représentée à titre d'exemple, étant donné que tous les éléments de l'appareil pourront recevoir toute autre construction convenable connue. En outre les éléments de l'appareil peuvent être disposés à des niveaux relatifs différents, et, si on le désire, être autrement disposés en- tre les récipients. On peut prévoir des raccords ou joints en U en vue de maintenir les colonnes de liquide nécessaires pour le fonctionnement.