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Perfectionnements aux appareils réfrigérante
Cetteinvention a trait, d'une façon générale, aux ap- pareils réfrigérants du type à absorption et particulièrement aux appareils à marche continue comprenant un générateur, un condenseur, un évaporateur et un absorbeur reliés entre eux de manière à former un système fermé.
Dans son ensemble, l'invention a pour objet de créer, dans un tel système, des moyens ou dispositifs permettant de maintenir le générateur et le condenseur à une haute pres- sion correspondant à la température de oondensation requise, tandis que l'évaporateur et l'absorbeur seront maintenus à
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une basse pression qui correspond à la tempétature que l'on désire avoir dans 1.!évaporateur, de sorte que 1..' on pourra produire automatiquement des cycles successifs de travail par simple variation des conditions de pression de temps en temps.
L'invention a en outre d'autres buts et objets, à sa- voir: a) de oréer dans un appareil réfrigérant du type men- tionné des moyens ou dispositifs pour égaliser périodique- ment la pression entre l'absorbeur et le générateur, ou des récipients auxiliaires associés respectivement aveo cet ab- sorbeur et ce générateur, ainsi que des moyens qui entrent en fonotionnement quand ces pressions sont égalisées, pour provoquer le retour au générateur de la solution absorbante précédemment amenée à l'absorbeur sous tonne de solution diluée et qui y a absorbé la vapeur réfrigérante jusqu'à, ce qu'elle soit devenue une solution fortement concentrée;
b) de créer des moyens par lesquels l'absorption puis- se se poursuivre de façon continue sans qu'elle soit inter- rompue par le retour périodique de la solution forte du oôté absorbeur du système au coté générateur; c) de prévoir, dansun système de ce genre, des moyens assooiés avec le générateur pour 'recevoir la solution en retour et pour l'accumuler jusqu'à ce qu'une quantité déter- minée d'avance se soit amassée, puis à évacuer cette solu- tion dans le réservoir principal du générateur, le volume de la solution ainsi accumulée déterminant la fréquence des cycles de travail et la quantité de solution concentrée à retourner à chaque cycle;
d) de munir la partie supérieure du réservoir du
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générateur d'une ooupelle ou autre petit récipient destiné à. recevoir la liquide lorsqu'il revient au réservoir du gé- nérateur, cette coupelle étant munie d'une lumière ou ouver- ture de laquelle part un conduit allant du côté absorbeur du système pour y amener alternativement de la vapeur et du liquide afin de commander le cycle de travail de 1.'appareil de la.manière exposée plus loin;
e) de créer une construction du générateur et une dis- position des moyens de chauffage de ce générateur, par les- quels on pourra maintenir une concentration exoeptionnelle- ment forte dans la partie de la solution destinée à être chauffée pour donner naissance à la vapeur réfrigérante, et aussi maintenir une concentration exceptionnellement faible dans la partie de la solution faible qui doit être conduite vers 1,'absorbeur selon les besoins ,peur absorber la vapeur réfrigérante qui y passe, venant de l'évaporateur.
D'autres buts et avantages de 1' invention apparaîtront dans la description qui va suivre, aveo référence aux des- sins annexés dans lesquels: la fig. 1 est une vue d'ensemble, en partie sohémati- que et en coupe, représentant le système réfrigérant d'après l'invention; la fig. 8 est un détail en coupe et à plus grande échelle de la soupape d'équilibrage servant à commander le retour de la solution fortement concentrée du coté absor- beur du système vers le coté générateur; la fig. 3 est une vue de détail de la soupape régula- trice servant à commander l'admission de la solution faible vers labsorbeur.
Ainsi qu' il a déjà ét é dit , les éléments fondamentaux
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du système sont: un générateur, un condenseur, un évapora- teur et un absorbeur, avec un ensemble de conduits d'inter- communication et des commandes et dispositifs auxiliaires agencés de manière à ce que le système travaille de façon continue lorsque l'on chauffe le générateur. Le générateur est désigné par 11, le condenseur par 12, l'évaporateur par 13 et l'absorbeur par 14. Ainsi qu'il est représenté, le gé- nérateur comprend un réservoir 15 divisé en deux comparti- ments 16 et 17 par une cloison 18. Le compartiment 16 est relié par une conduite 19 avec un serpentin 21 sous lequel est installé un brûleur à gaz ou autre source de chaleur 22.
Le conduit 19 part du réservoir 15 en un point 23 situé sur le fond du compartiment 16, et le serpentin 21 débouche dans le compartiment 17 en 24. La cloison 18 s'élève sur le fond du réservoir 15 jusqu'à peu de distance de sa partie supé- rieure, en laissant ainsi une communication 25 entre les compartiments 16 et 17. Ces compartiments sont destinés à contenir respectivement une solution réfrigérante concentrée et faible et leur séparation provoque le rendement de l'ap- pareil ainsi qu'il sera expliqué dans la description du fo no ti onnement.
Le réservoir 15 renfeme un liquide absorbant tel que de l'eau, dans lequel est dissoute une quantité fixéè d'a- vance d.'un liquide réfrigérant t el que de 1.'ammoniac. Le liquide oontenu dans le compartiment 16 passe par le con- duit 19 et le serpentin 21, et quand ce demier est ohauffé par le brûleur 22, des vapeurs et de la solution chauffée entrent dans le compartiment 17 en 24.
En sortant de ce oom- parti ment la vapeur monte par un tuyau 26 qui débouche dans un reotifioateur 27 ou.la température est diminuée dans une
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certaine mesure par le moyen d'un agent de refroidissement tel par exemple que de l'eau qui circule dans un tuyau 28 relié à des conduits d'entrée et de sortie non représentés sur le dessin.
La chute de température dans le rectificateur oondense la vapeur de 1!eau en liquide qui, avec la vapeur ammonia- cale, est conduite du reotifioateur à un récipient 29, en passant par le tuyau 31. L'eau revient au générateur par un tube-siphon 32 ou autre, et la vapeur ammoniacale qui mainte- nant est pratiquement anhydre, passe du réoipient 29 par un tuyau 33 dans le condenseur 12. Ce dernier est refroidi par un agent de refroidissement tel que de l'eau froide qui oir- oule dans un tuyau, 34, représenté ooupé comme 1¯'était le tuyau 28, et qui estrelié à une source appropriée d'eau froide et à un tuyau d'évacuation.
La nouvelle chute de tem- pératur e de la vapeur ammoniacale qui se produit dans le oondenseur 12 fait que cette vapeur se condense en un liqui- de qui est conduit par un tuyau 35 à un récepteur 36 dans lequel se produit l'accumulation de l'ammoniac liquide à. em- ployer suivant les besoins par les éléments de réfrigération du système.
Le récepteur ou réservoir 36 est relié par un conduit 37 à 1! évaporateur 13 en passant par une soupape de détente 38 d'un type connu servant à commander le passage du liquide réfrigérant vers l'évaporateur, et à en réduire la pression de manière à ce qui elle corresponde à oelle qu' on désire avoir dans l'évaporateur. Lorsque 1-8-ammoniac ent re dans l'é- vaporateur sous une pression réduite il se retransforme en vapeur, ce qui abaisse la température dans 1!évaporateur au degré désiré pour que l'évaporateur puisse remplir ses
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fonations réfrigérantes. Au sortir de l'évaporateur, la va- peur passe par un conduit 39 et une soupape de retenue 41 d'un type connu, dans un tuyau 42 qui pénètre dans la partie inférieure de l'absorbeur 14.
Ce tuyau 43 possède des trous de sortie 43 tournés de préférence vers le bas afin que la vapeur soit dirigée vers le fond de l'absorbeur.
On oomprend que la vapeur qui entre dans l'absorbeur est absorbée suivant les besoins par la solution faible qu'il contient et qui provient du générateur. Cette solution faible est conduite du compartiment 17 du réservoir 15 du généra- teur par un tuyau 44, un échangeur de chaleur 45, un conduit 46, un autre conduit 47, une soupape régulatrice 48 et un tuyau 49 partant de cette soupape, vers le haut de l'absor- beur. L'absorption de la vapeur par la solution faible ren- fermée dans 1¯'absorbeur augmente la concentration de la solu- tion, en diminuant ainsi son pouvoir d'absorption des va- peurs qui y arrivent.
Il en résulte une tendance d'augmenta- tion de la pression dans l'absorbeur-. Il est cependant désirable de maintenir la pression de l'absorbeur relati- vement basse afin que cette pression corresponde aussi près que possible à la température dans l'évaporateur. En oonsé- quence on admet de la solution faible par la soupape 48, suivant les besoins pour maintenir les conditions de pres- sion convenables dans l'absorbeur et assurer l'absorption dans ce dernier de la vapeur venant de l'évaporateur.
Si l'on se reporte plus particulièrement aux moyens pour transférer la solution faible du générateur à l'absor- beur, on constateque le tuyau 44 puise sur le fond du ré- servoir le liquide faible dans le compartiment du récipient où, se trouve la solution la plus faible. L'échangeur de
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température 45 sert à refroidir partiellement ce liquide qui est chaud quand il quitte le générateur et doit être froid quand il arrive dans l'absorbeur, l'échange de cha- leur se faisant entre cette solution faible qui est chaude et la solution forte qui est froide, passant du coté absor- beur de l'appareil au coté générateur par le conduit 51.
Comme il est désirable que la solution concentrée soit chaude lorsqu' elle revient au générateur, cet éohangeur de chaleur sert à conditionner à la fois la) solution concentrée et la solution faible suivant les besoins du système.
La solution faible est refroidie en outre par une che- mise d'eau 52 qui entoure le tuyau 46, et qui possède des tuyaux d'entrée et de sortie 53, 54, reliée à une source d'eua froide et à une évacuation respectivement.
La soupape régulatrice 48 est représentée en détail par la fig- 3. Cette soupape se compose d'un corps en deux parties 55 et 56 reliées ensemble par des vis 57. Une mem- brane 58 est pincée entre ces deux parties parles mêmes via 57, et la partie centrale de cette membrane est placée disques entre les @ 59 et 61, le premier faisant corps avec une tige de soupape 62 et le deuxième étant sous Inaction d'un ressort à boudin 63 logé, dans la partie 56. Une extrémité de ce ressort s'emboîte sur une saillie 64 du disque 61, et 1!autre extrémité du ressort s'emboîte sur une saillie 56 d.'.un disque 66.
Un ressort relativement petit 67 est monté dans la botte de soupape 62 pour contrebalancer l'action du ressort 63, mais la tension relative de ces ressorts est telle que normalement la membrane soit suffisamment pressée vera la droite (fig. 3) pour qu'une soupape à pointeau 68 placée dans la boîte de soupape soit appliquée sur son siège
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69 dans lequel est ménagé un passage 71 qui communique avec le conduit 47 par lequel la solution faible arrive du géné- rateur. Le conduit 49 pénètre dans un épaulement 72 de la partie 55 du corps de soupape, ayant un passage 73 en commu- nioation avec un passage vertical 76 prévu entre l.extrémité du conduit 49 et de la chambre de la soupape.
On donne au ressort 63 une tension fixée d'avance par le moyen d'une vis de réglage 74 qui agit sur le disque 66, et un chapeau 75 est vissé sur une saillie de la partie 56 du oorps de sou- pape de manière à enfermer la vis 74.
Quand la pression à l'intérieur de l'absorbeur atteint une valeur déterminée d'avance, cette pression agit à tra- vers le conduit 49 et le passage 73 sur la membrane 58 en la déplaçant vers la gauohe (fig. 3) , ce qui comprime le ressort 63 et sépare la soupape 68 de son siège. De la solu- tion faible peut alors passer du conduit 47 par le passage 71 dans la partie 69 du siège de soupape, et par le passage 76 dans le conduit 49, par lequel elle passe dans l'absor- beur. Après qu'une quantité de la solut ion faible est entrée dans l'absorbeur, suffisamment faible pour diminuer la pression qui y régie, jusqu'au point où la compression du ressort 63 est plus forte que la pression opposée qui agit sur la membrane, la soupape 68 se ferme et reste fermée jusqu'au moment où l'absorbeur redemande de la solution faible.
Au fur et à mesure que la solution dans l'absorbeur augmente, celle dans le générateur diminue. Il faut donc prévoir des moyens pour ramener la solution concentrée dans le générateur, et la présente invention consiste prinoipa- lement dans les dispositifs employés à cet effet.
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Dans la forme de réalisation représentée, une ooupelle ou réoipient relativement petit 77 est placée dans la par- tie supérieure du réservoir 15 du générateur, et elle est supportée par des moyens appropriés non représentés. Cette coupelle 77 possède un orifice 78 duquel part latéralement un tuyau 79 qui d'abord est dirigé horizontalement, puis monte et sort par le haut du réservoir. La partie supérieure de ce tuyau 79 débouohe dans une soupape 80 dénommée soupape "d'équilibrage" ou "d'égalisation" pour des raisons qui se- ront expliquées plus loin. Quamd lespressions dansl'ensem- ble du système sont pratiquement égales, cette valve est ouverte et elle est disposés pour se fermer lorsqu'il y a déséquilibre des pressions ainsi qu'il sera expliqué plus loin.
La fig. 2 montre en détail la disposition de cette sou- pape. La boîtede soupape est composée de deux parties 81 et 82 reliées ensemble par des vis 83 gui traversent un re- bordcirconférentiel de ces parties. Le tuyau 79 est visse: dans le haut de la partie supérieure 81. Il communique avec une chambre 84 dans laquelle se trouve une soupape 85 mon- tée sur une tige 86 qui traverse un disque 87 qui peut cou- lisser à l'intérieur d!une bague 88 ajustée dans la partie 82 de la boite de soupape. Cette bague 88 sert de siège pour la soupape 85 pour la fermer lorsque se produisent oertaines , conditions de pression décrites plus loin.
La tige 86 possède un renflement 89 qui sépare les disques 85 et 87 et sur cette tige est enfilé un ressort à boudin 91 interposé entre le disque 87 et un croisillon 92 qui se trouve sur le fond d'une chambre 93 du corps de soupape inférieur 82. Le oroi- sillon sert de guide à l'extrémitéintérieure dela tige
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de soupape. La soupape 85 est guidée par les goujons 94 qui se trouvent à l'intérieur de la ohambre formée dans 81 et s'engagent dans des trous pratiques dans la soupape. Le disque 87 est percé de trous 95 par lesquels de la vapeur et de temps en temps du liquide peut passer quand la soupape est ouverte. Le croisillon 92 est percé de trous 96 établis- sant une oommunioation entre la chambre 93 et un conduit 97 qui s'étend vers le bas à partir du corps inférieur 82.
Un tuyau 46' formant embranchement sur le tuyau 46 (fig. 1) débouche dans le tuyau 97 par un orifice étranglé 100 qui sert d!organe de détente. Le conduit 97 débouohe dans la partie supérieure d'un réservoir 98 dénommé "réservoir de pression différentiel" relié à l'absorbeur 14 par un conduit 99 sur lequel est intercalée la soupape de retenue 101 qui permet la circulation dans le tuyau dans un sens seulement, notamment de l'absorbeur vers le réservoir 98.
Le réservoir 98 peut communiquer par le conduit 51 avec un réservoir à siphon 102 renfermant un tube-siphon 103 qui sort par le fond de ce réservoir et pénètre par le haut dans le réservoir 15 du générateur pour aboutir dans la coupelle 77 installée dans ce réservoir. Un tube-siphon 104 partant de la coupelle 77 est destiné à déverser le oontenu de cette ooupelle dans le compartiment 16 du réser- voir du générateur dans certaines oonditions, et un conduit 105 établit une communication directe entre le haut du ré- servoir 15 et le haut du réservoir à siphon 102.
Une soupape de retenue 106 est plaoée sur le conduit 51 entre les réservoirs 98 et 102 pour empêcher un retour du liquide dans oe dernier.
Des dispositions sont prises pour refroidir l'intérieur
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de 1!absorbeur 14 à 1!aide d'un serpentin 107 avec conduit d'entrée 108 et de sortie 109, reliés respectivement à une source d'agent de refroidissement, par exemple de l'eau froide, et à un point d'évacuation. Ce serpentin fait tomber
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la chaleur d.! ab sorpt Lan.
Le trajet de la vapeur ammoniacale à travers le reoti- fioateur, le condenseur et l'évaporateur vers 1!absorbeur, et le trajet de la solution faiblement concentrée vers l'ab- sorbeur, où elle absorbe les vapeurs et se transforme par conséquent en une solution concentrée prête . être ramenée dans le générateur, ont été décrits. On va maintenant décrire le fonctionnement des dispositifs servaht à effectuer ce re- tour de la solution concentrée.
Au début du fonctionnement du système, on charge le réservoir 15 aveo une solution concentrée d'eau ammoniacale jusqu'à, un niveau situé au-dessus de 1.'ouverture 78 de la coupelle 77. Lorsque la pression monte dans le générateur, par suite du chauffage du serpentin 21, la solution est re- foulée par le conduit 79, la soupape'80 (normalement ouverte à ce moment) et par le conduit 97 dans le réservoir 98 où., en raison de la pression plus grande dans le réservoir 15 du générateur et dans le réservoir siphon 102 qui lui est associé, la solution est maintenue jusqu'à ce que le niveau du liquide dans le réservoir 15 soit desoendu plus bas que l'ouverture 78. La vapeur passe alors par le conduit 79 et la soupape 80.
La solution contenue dans le réservoir de pression différentiel 98 passe alors dans le réservoir à siphon 102. Quand le niveau du liquide dans ce réservoir monte plus haut que le coude du tube-siphon 103 le contenu
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du réservoi r 103 s' éo oule dans le réservo iae 15 du générateur
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et se déverse dans la ooupelle 77. Ceci oblige de la solu- tion à passer par le conduit 79 et la soupape 80 dans le réservoir 98. L'introduction de la solution dans ce réser- voir produit une chute de pression suffisante pour fermer la soupape 80.
Comme la communication avec le générateur est maintenant ooupée, de la solution non concentrée est obli- gée de s'écouler dans le réservoir 98 en venant du tuyau 46, de son embranchement 46' et en passant par 1.'orifice étranglé 100.
La solution faiblement concentrée diminue la pression de ce réservoir jusqu'à un degré plus bas que dans l'absor- beur, de sorte que la solution concentrée assumulée dans l'absorbeur est obligée de s'écouler dans le réservoir 98 par la conduite 99 et la soupape de retenue 101. La solution concentrée remplit bientôt le réservoir 98 et la solution qui entre dans le conduit 97 en venant du tuyau 46, de son em- branchement 46' en passant par 1' orifice étranglé 100, rem- plit rapidementla chambre 93 quise trouvedans la partie inférieure de la soupape 80, produisant une égalisation des pressions des deux cotés de la soupape.
De ce fait la sou- pape s'ouvre, ce qui permet à la vapeur de passer du réser- voir du générateur dans le réservoir de pression différen- tiel 98 avec ce résultat que la solution s'écoulera dans le réservoir-siphon 102 et sera remplacée par de la vapeur.
Quand le niveau de la solution dans le réservoir 102 monte au-dessus du coude du siphon 103, la solution est oon- duite dans la coupelle 77 établie dans le réservoir 5. Quand cette coupelle se remplit la solution s'écoule par le tube 79 et la soupape 80 dans le réservoir 98, en faisant de nou- veau tomber la pression dans ce dernier, ce qui ferme la
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soupape 80. Le résultat est quela solution faiblement con- centrée entre de nouveau dans le réservoir 98 en y diminuant la pression suffisamment pour que de la solution concentrée soit attirée de l'absorbeur, ainsi qu'il a été déorit, ce qui ouvre la soupape 80 pour admettre de la vapeur venant du gé- nérateur et faire retourner la solution au réservoir 102 d'où la solution retourne au réservoir 15 lorsque le réser- voir 102 est plein.
Ce cycle se répète périodiquement et au- tomatiquement aussi longtemps que l'installation fonctionne.
Revenant maintenant à la fig. 2, on voit que la soupape 80 dans cette forme d'exécution se ferme par ohute de pres- sion dans la chambre 96 comme il a été décrit, et par le frottement du liquide qui se précipite à travers les petits orifices 95 du disque 87. Ainsi qu'il a été dit, 1'. ouverture de la soupape s.'est produite par Inaction du ressort 88 lors- que les pressions sur les deux faces oppo sées de la soupape sont pratiquement égales.
On comprend que dans certaines applioations de l'inven- tion le conduit 79 et la soupape 80 pourraient communiquer directement avec 1!absorbeur et aussi que si on le désire, la solution concentrée pourrait être envoyée direotement au ré- servoir prinoipal du générateur. Dans ce dernier cas 1!ouver- ture 78 serait pratiquée de préférence dans une paroi du ré- servoir 15 ou bien dans un tube installé dans ce réservoir, ouvert aux deux extrémités de manière à 'être recouvert et découvert par la montée et la desoente de la masse prinoi- pale du liquide dans le réservoir.
Cependant, du fait que l'on a prévu le réservoir de pression différentiel 98 dans lequel llégalisation de pres- sion par rapport à la pression du générateur peut se produire
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périodiquement pour assurer le retour de la solution oonaen- trée vers le générateur, il est nécessaire d'effectuer cette égalisation périodique dans l'absorbeur lui-même qui peut alors remplir de façon oontinue le rôle d'absorbeur qui lui est assigné.
Le réservoir 98 qui peut être considéré dans une certaine mesure comme faisant partie du réservoir de l'ab- sorbeur puisqu'il est en communication constante aveo le ré- servoir 14, peut remplir la fonction d'organe de retour de la solution concentrée vers le générateur dans déranger l'action absorbante du réservoir principal de l'absorbeur parce que la soupape de retenue 101 ne permet cette oommuni- cation entre le réservoir que dans une seule direotion.
En outre, l'emploi du réservoir à siphon 102 qui peut avoir des dimensions convenables par rapport au réservoir de pression différentiel 98, assure le passage d'une quantité déterminée d'avance de la solution du dernier au premier de ces réservoirs, ainsi que la fermeture de la soupape d'équi- librage 80 lorsque le liquide contenu dans le réservoir 102 qui est en communication avec, et fait partie dans une oer- taine mesure du réservoir 15 du générateur, s'élève jusquà. un certain niveau. Ceci est un moyen convenable pour assurer le retour de la solution oomentrée à des intervalles de temps rapprochés et en quantités relativement petites, dans les applioations de la présente invention où un tel disposi- tif est désirable.
Lorsqu'on fait usage de cette forme de réalisation, il est avantageux d.employer la ooupelle 77 à l'intérieur du réservoir, cette ooupelle fournissant les moyens pour fermer rapidement la soupape d'équilibrage 80 en dirigeant le liquide par le conduit 79 et par cette soupape dans le réservoir 98 pour y réduire la pression lorsque
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l'écoulement de la solution de oe réservoir vers le réservoir 102 est terminé et que cette solution commence à s'écouler de ce réservoir dans le réservoir 15 du générateur par le tube-siphon 103.
La description détaillée qui précède n'a été donnée que pour la clarté de la compréhension de l'invention, et il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée aux dis- positifs décrits.
REVENDICATIONS.
1 Appareil de réfrigération à absorption dans lequel un générateur, un condenseur, un évaporateur et un absorbeur forment un système fermé à travers lequel circule l'agent de refroidissement allant du générateur à l'absorbeur pour retourner au générateur, lequel appareil comprend des moyens pour faire revenir une solution fortement concentrée d'un point qui est normalement à faible pression et associé aveo l'absorbeur, vers un point de pression normalement plus haute associé avec le générateur, et des moyens pour comman- der le retour de la solution concentrée en équilibrant pério- diquement-les pressions sur le côté absorbeur et le côté générateur de l' appareil.
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Improvements to refrigeration devices
This invention relates, in general, to refrigeration apparatus of the absorption type and particularly to continuous operation apparatus comprising a generator, a condenser, an evaporator and an absorber connected together so as to form a closed system.
As a whole, the object of the invention is to create, in such a system, means or devices making it possible to maintain the generator and the condenser at a high pressure corresponding to the required oondensation temperature, while the evaporator and the absorber will be kept at
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a low pressure which corresponds to the temperature which one wishes to have in the evaporator, so that one can automatically produce successive cycles of work by simply varying the pressure conditions from time to time.
The invention also has other aims and objects, namely: a) to provide, in a refrigerating apparatus of the type mentioned, means or devices for periodically equalizing the pressure between the absorber and the generator, or auxiliary receptacles associated respectively with this absorber and this generator, as well as means which come into operation when these pressures are equalized, to cause the return to the generator of the absorbent solution previously brought to the absorber in a ton of dilute solution and which absorbed the refrigerant vapor therein until it became a highly concentrated solution;
b) to create means by which the absorption can continue in a continuous way without it being interrupted by the periodic return of the strong solution from the absorber side of the system to the generator side; c) to provide, in a system of this kind, means associated with the generator for receiving the solution back and for accumulating it until a predetermined quantity has accumulated, then to be discharged. this solution in the main reservoir of the generator, the volume of the solution thus accumulated determining the frequency of the work cycles and the quantity of concentrated solution to be returned to each cycle;
d) fit the upper part of the tank with
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generator of a bowl or other small receptacle intended for. receive the liquid when it returns to the reservoir of the generator, this cup being provided with a lumen or opening from which leaves a duct going from the absorber side of the system to supply there alternately vapor and liquid in order to control the duty cycle of the device as explained below;
e) to create a construction of the generator and an arrangement of the heating means of this generator, by which we can maintain an exceptionally strong concentration in the part of the solution intended to be heated to give rise to the steam refrigerant, and also maintain an unusually low concentration in the portion of the weak solution which is to be conducted to the absorber as needed, to absorb the refrigerant vapor which passes therefrom from the evaporator.
Other objects and advantages of the invention will become apparent from the description which follows, with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is an overall view, partly sohematic and in section, showing the refrigerant system according to the invention; fig. 8 is a sectional detail on a larger scale of the balancing valve serving to control the return of the highly concentrated solution from the absorber side of the system to the generator side; fig. 3 is a detail view of the regulator valve for controlling the admission of weak solution to the absorber.
As it has already been said, the basic elements
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of the system are: a generator, a condenser, an evaporator and an absorber, with a set of intercommunication conduits and auxiliary controls and devices arranged in such a way that the system works continuously when one is running. heats the generator. The generator is designated by 11, the condenser by 12, the evaporator by 13 and the absorber by 14. As shown, the generator comprises a reservoir 15 divided into two compartments 16 and 17 by a partition 18. The compartment 16 is connected by a pipe 19 with a coil 21 under which is installed a gas burner or other heat source 22.
The conduit 19 leaves from the tank 15 at a point 23 located on the bottom of the compartment 16, and the coil 21 opens into the compartment 17 at 24. The partition 18 rises on the bottom of the tank 15 to a short distance of its upper part, thus leaving a communication between the compartments 16 and 17. These compartments are intended to contain respectively a concentrated and weak refrigerant solution and their separation causes the efficiency of the apparatus as will be explained. in the description of the function.
The reservoir 15 contains an absorbent liquid such as water, in which is dissolved a predetermined amount of a coolant liquid such as ammonia. The liquid contained in compartment 16 passes through line 19 and coil 21, and when the latter is heated by burner 22, vapors and heated solution enter compartment 17 at 24.
On leaving this oom- part the steam rises through a pipe 26 which opens into a reotifioateur 27 where the temperature is reduced in a
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to a certain extent by means of a cooling agent such as for example water which circulates in a pipe 28 connected to inlet and outlet conduits not shown in the drawing.
The drop in temperature in the rectifier condenses the water vapor into a liquid which, together with the ammonia vapor, is conducted from the reotifioator to a vessel 29, passing through the pipe 31. The water returns to the generator through a pipe. -siphon 32 or the like, and the ammoniacal vapor which is now practically anhydrous, passes from the receptacle 29 through a pipe 33 into the condenser 12. The latter is cooled by a cooling agent such as cold water which oir- oule in a pipe, 34, shown cut off as pipe 28, and which is connected to a suitable source of cold water and to a drain pipe.
The new drop in temperature of the ammoniacal vapor which occurs in the condenser 12 causes this vapor to condense into a liquid which is carried through a pipe 35 to a receiver 36 in which the accumulation of the ammonia takes place. liquid ammonia to. used as required by the refrigeration elements of the system.
The receiver or reservoir 36 is connected by a conduit 37 to 1! evaporator 13 passing through an expansion valve 38 of a known type serving to control the passage of refrigerant liquid to the evaporator, and to reduce the pressure so that it corresponds to what it is desired to have in the 'evaporator. When 1-8-ammonia enters the evaporator under reduced pressure it turns back to vapor, which lowers the temperature in the evaporator to the desired degree so that the evaporator can refill its vapor.
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refrigeration foundations. On leaving the evaporator, the steam passes through a pipe 39 and a check valve 41 of a known type, into a pipe 42 which enters the lower part of the absorber 14.
This pipe 43 has outlet holes 43 preferably turned downwards so that the steam is directed towards the bottom of the absorber.
It is understood that the vapor which enters the absorber is absorbed as required by the weak solution which it contains and which comes from the generator. This weak solution is conducted from the compartment 17 of the generator tank 15 by a pipe 44, a heat exchanger 45, a pipe 46, another pipe 47, a regulating valve 48 and a pipe 49 from this valve, towards the pipe. top of the absorber. The absorption of the vapor by the weak solution contained in the absorber increases the concentration of the solution, thus decreasing its capacity to absorb the vapors arriving there.
This results in a tendency to increase the pressure in the absorber. It is, however, desirable to keep the pressure of the absorber relatively low so that this pressure corresponds as closely as possible to the temperature in the evaporator. Weak solution is therefore admitted through valve 48, as necessary to maintain the proper pressure conditions in the absorber and to ensure absorption therein of the vapor from the evaporator.
If we refer more particularly to the means for transferring the weak solution from the generator to the absorber, we see that the pipe 44 draws the weak liquid from the bottom of the reservoir into the compartment of the receptacle where the weakest solution. The exchanger
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temperature 45 serves to partially cool this liquid which is hot when it leaves the generator and must be cold when it arrives in the absorber, the exchange of heat taking place between this weak solution which is hot and the strong solution which is cold, passing from the absorber side of the device to the generator side via duct 51.
Since it is desirable that the concentrated solution be hot when it returns to the generator, this heat exchanger serves to condition both the concentrated solution and the weak solution as required by the system.
The weak solution is further cooled by a water jacket 52 which surrounds the pipe 46, and which has inlet and outlet pipes 53, 54, connected to a source of cold water and to a drain, respectively. .
The regulator valve 48 is shown in detail in Fig. 3. This valve consists of a body in two parts 55 and 56 connected together by screws 57. A diaphragm 58 is clamped between these two parts by the same via 57 , and the central part of this membrane is placed between the discs 59 and 61, the first being integral with a valve stem 62 and the second being under the Inaction of a coil spring 63 housed in the part 56. One end of this spring fits over a protrusion 64 of the disc 61, and the other end of the spring fits over a protrusion 56 of a disc 66.
A relatively small spring 67 is mounted in the valve boot 62 to counteract the action of the spring 63, but the relative tension of these springs is such that normally the diaphragm will be pressed enough to the right (Fig. 3) that a needle valve 68 placed in the valve box is applied to its seat
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69 in which a passage 71 is provided which communicates with the conduit 47 through which the weak solution arrives from the generator. The conduit 49 enters a shoulder 72 of the portion 55 of the valve body, having a passage 73 in communication with a vertical passage 76 provided between the end of the conduit 49 and the valve chamber.
Spring 63 is given a predetermined tension by means of an adjusting screw 74 which acts on disc 66, and a cap 75 is screwed onto a protrusion of part 56 of the valve body so as to lock screw 74.
When the pressure inside the absorber reaches a predetermined value, this pressure acts through the duct 49 and the passage 73 on the membrane 58, moving it to the left (fig. 3), this which compresses the spring 63 and separates the valve 68 from its seat. Weak solution can then pass from conduit 47 through passage 71 in portion 69 of the valve seat, and through passage 76 in conduit 49, through which it passes into the absorber. After a quantity of the weak solution has entered the absorber, small enough to decrease the pressure governing it, to the point where the compression of the spring 63 is greater than the opposite pressure acting on the membrane, the valve 68 closes and remains closed until the moment when the absorber calls again for weak solution.
As the solution in the absorber increases, that in the generator decreases. Means must therefore be provided for returning the concentrated solution to the generator, and the present invention consists mainly in the devices used for this purpose.
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In the illustrated embodiment, a relatively small dish or container 77 is placed in the upper part of the reservoir 15 of the generator, and is supported by suitable means not shown. This cup 77 has an orifice 78 from which a pipe 79 leaves laterally which is first directed horizontally, then rises and leaves the top of the reservoir. The upper part of this pipe 79 opens into a valve 80 called a "balancing" or "equalizing" valve for reasons which will be explained later. While the pressures throughout the system are nearly equal, this valve is open and is arranged to close when there is an imbalance of pressures as will be explained later.
Fig. 2 shows in detail the arrangement of this valve. The valve box is composed of two parts 81 and 82 connected together by screws 83 which pass through a circumferential edge of these parts. The pipe 79 is screwed: in the top of the upper part 81. It communicates with a chamber 84 in which there is a valve 85 mounted on a rod 86 which passes through a disc 87 which can slide inside it. a ring 88 fitted in part 82 of the valve box. This ring 88 serves as a seat for the valve 85 to close it when certain, pressure conditions occur as described below.
The rod 86 has a bulge 89 which separates the discs 85 and 87 and on this rod is threaded a coil spring 91 interposed between the disc 87 and a spider 92 which is located on the bottom of a chamber 93 of the lower valve body. 82. The starter serves as a guide at the inner end of the rod
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valve. Valve 85 is guided by studs 94 which are inside the chamber formed in 81 and engage convenient holes in the valve. The disc 87 is pierced with holes 95 through which steam and occasionally liquid can pass when the valve is open. The spider 92 is pierced with holes 96 establishing a communication between the chamber 93 and a duct 97 which extends downwards from the lower body 82.
A pipe 46 'forming a branch on the pipe 46 (FIG. 1) opens into the pipe 97 through a constricted orifice 100 which serves as an expansion member. The conduit 97 opens into the upper part of a reservoir 98 called "differential pressure tank" connected to the absorber 14 by a conduit 99 on which is interposed the check valve 101 which allows circulation in the pipe in one direction only. , in particular from the absorber to the reservoir 98.
The reservoir 98 can communicate through the conduit 51 with a siphon tank 102 containing a siphon tube 103 which exits from the bottom of this reservoir and enters from the top into the reservoir 15 of the generator to end in the cup 77 installed in this reservoir. . A siphon tube 104 extending from the cup 77 is intended to discharge the contents of this cup into the compartment 16 of the generator tank under certain conditions, and a duct 105 establishes direct communication between the top of the tank 15 and the top of the siphon tank 102.
A check valve 106 is placed on the conduit 51 between the reservoirs 98 and 102 to prevent a return of the liquid in this latter.
Arrangements are made to cool the interior
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from 1! absorber 14 to 1! using a coil 107 with inlet 108 and outlet 109 duct, respectively connected to a source of cooling agent, for example cold water, and to a point of evacuation. This coil makes fall
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heat d.! ab sorpt Lan.
The path of the ammoniacal vapor through the reotiator, condenser and evaporator to the absorber, and the path of the weakly concentrated solution to the absorber, where it absorbs the vapors and therefore transforms into the absorber. a ready concentrated solution. be brought back into the generator, have been described. We will now describe the operation of the devices used to effect this return of the concentrated solution.
At the start of the operation of the system, the reservoir 15 is charged with a concentrated solution of ammoniacal water up to a level situated above the opening 78 of the cup 77. As the pressure rises in the generator, for example. Following the heating of coil 21, the solution is returned through line 79, valve 80 (normally open at this time) and through line 97 into reservoir 98 where., due to the greater pressure in the tank. reservoir 15 of the generator and in the siphon reservoir 102 which is associated with it, the solution is maintained until the level of the liquid in the reservoir 15 is lower than the opening 78. The vapor then passes through the conduit 79 and valve 80.
The solution contained in the differential pressure tank 98 then passes into the siphon tank 102. When the level of the liquid in this tank rises above the bend of the siphon tube 103 the contents
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of the reserve 103 is placed in the reserve 15 of the generator
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and drains into cup 77. This forces solution to pass through line 79 and valve 80 into reservoir 98. Introducing solution into this reservoir produces a pressure drop sufficient to close the reservoir. valve 80.
As communication with the generator is now cut, unconcentrated solution is forced to flow into reservoir 98 from pipe 46, its branch 46 'and through the constricted orifice 100.
The weakly concentrated solution decreases the pressure in this reservoir to a lower degree than in the absorber, so that the concentrated solution accumulated in the absorber is forced to flow into the reservoir 98 through line 99 and the check valve 101. The concentrated solution soon fills the reservoir 98 and the solution which enters the line 97 from the pipe 46, from its branch 46 'through the constricted orifice 100, quickly fills the tank. chamber 93 which is located in the lower part of the valve 80, producing an equalization of the pressures on both sides of the valve.
As a result the valve opens, which allows steam to pass from the generator tank to the differential pressure tank 98 with the result that the solution will flow into the siphon tank 102 and will be replaced by steam.
When the level of the solution in the reservoir 102 rises above the bend of the siphon 103, the solution is pumped into the cup 77 established in the reservoir 5. When this cup fills the solution flows through the tube 79 and the valve 80 in the reservoir 98, again releasing the pressure in the latter, which closes the
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valve 80. The result is that the weakly concentrated solution re-enters reservoir 98 with a sufficient pressure reduction therein so that concentrated solution is drawn from the absorber as it was deoritated, thereby opening the reservoir. valve 80 for admitting steam from the generator and returning the solution to reservoir 102 from where the solution returns to reservoir 15 when reservoir 102 is full.
This cycle is repeated periodically and automatically as long as the installation is operating.
Returning now to fig. 2, it is seen that the valve 80 in this embodiment closes by pressure drop in the chamber 96 as has been described, and by the friction of the liquid which precipitates through the small orifices 95 of the disc 87. As has been said, 1 '. Opening of the valve has occurred by Inaction of the spring 88 when the pressures on the two opposite sides of the valve are nearly equal.
It is understood that in some applications of the invention the conduit 79 and the valve 80 could communicate directly with the absorber and also that if desired, the concentrated solution could be sent directly to the main tank of the generator. In the latter case, the opening 78 would preferably be made in a wall of the tank 15 or else in a tube installed in this tank, open at both ends so as to be covered and uncovered by the rise and fall. of the main mass of the liquid in the reservoir.
However, since the differential pressure tank 98 is provided, in which pressure equalization against generator pressure can occur.
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periodically to ensure the return of the oonent solution to the generator, it is necessary to carry out this periodic equalization in the absorber itself which can then continuously fulfill the role of absorber which is assigned to it.
The reservoir 98 which can be considered to a certain extent as forming part of the absorber reservoir since it is in constant communication with the reservoir 14, can fulfill the function of a return member of the concentrated solution towards the reservoir. the generator will interfere with the absorbent action of the absorber main reservoir because the check valve 101 allows this communication between the reservoir in only one direction.
In addition, the use of the siphon tank 102 which may have suitable dimensions with respect to the differential pressure tank 98, ensures the passage of a predetermined quantity of the solution from the last to the first of these tanks, as well as the closing of the balancing valve 80 when the liquid contained in the reservoir 102 which is in communication with, and forms part to a certain extent of the reservoir 15 of the generator, rises to. a certain level. This is a suitable means of ensuring the return of the incoming solution at short time intervals and in relatively small amounts, in applications of the present invention where such a device is desirable.
When making use of this embodiment, it is advantageous to employ the cup 77 inside the reservoir, this cup providing the means for rapidly closing the balancing valve 80 by directing the liquid through the conduit 79 and by this valve in the tank 98 to reduce the pressure there when
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the flow of the solution from the reservoir to the reservoir 102 is terminated and this solution begins to flow from this reservoir into the reservoir 15 of the generator through the siphon tube 103.
The foregoing detailed description has been given only for the clarity of understanding the invention, and it should be understood that the invention is not limited to the devices described.
CLAIMS.
1 Absorption refrigeration apparatus in which a generator, a condenser, an evaporator and an absorber form a closed system through which the cooling medium circulates from the generator to the absorber to return to the generator, which apparatus comprises means for returning a highly concentrated solution from a point which is normally at low pressure and associated with the absorber, to a point of normally higher pressure associated with the generator, and means for controlling the return of the concentrated solution in periodically balancing the pressures on the absorber side and the generator side of the device.