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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.