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INSTALLATION DE MACHINES FRIGORIFIQUES COMPRENANT UN COMPRES- SEUR POLY-OLYINDRIQUE DU FLUIDE FRIGORIFIQUE}, SPECIALEMENT A BORD DE NAVIRES.
Dans le montage des machines frigorifiques,spécialement à bord des navires, on tend à disposer le compresseur,,le liqué- facteur et l'évaporateur du fluide frigorifique le plus près possible l'un de l'autre, afin d'éviter de-longues canalisations intermédiaires, qui peuvent donner lieu à des fuites et à des pertes. Comme en outre actuellement les machines frigorifiques ne sont plus montées comme précédemment dans la chambre de ma- chines du navire, mais près de la chambre frigorifique,elles doivent fonctionner le .plus possible sans bruit et sans vibra- tion.
La réalisation de ces exigences se butte cependant, dans le cas d'installations frigorifiques de grande puissance com- portant des compresseurs à 4 et plus de cylindres, contre des difficultés tellement grandes,que jusqu'à pré sent on s'est abstenu de réaliser pour ces installations une construction massive. Mais il en résulte une augmentation du poids et de
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l'encombrement de l'installation totale ,spécialement indési- rable dans le cas de navires.L'exigence d'une marche sans bruit et sans vibration n'est également pas réalisée dans la mesure désirable dans les installations frigorifiques connues.
Jusqu'à présent on a toujours choisi pour les machines com- prenant 4 et un plus grand nombre de cylindres une disposi- tion verticale en série,
Ce mode de construction vertical du compresseur et son montage séparé entrainent la transmission de vibrations rela- tivement fortes de la machine à la carcasse du navire. Le montage séparé augmente en outre considérablement la diffi- culté de l'assemblage,car le compresseur ne peut être racccr- dé aux a utres appareils déjà en cours de construction, mais seulement lors du montage dans le navire. L'assemblage exige de plus les plus grands soins et s'il n'est pas exécuté tout à fait dans les règles,il donne lieu facilement à des inter- ruptions de service et à des pertes.
Dans le cas de compresseurs pour installations frigo- rifiques de plus petite puissance avec abre coudé vertical, il est connu de prévoir deux cylindres disposés sur les faces opposées de l'arbre coudé, les pistons travaillant en sens inverse. Hais il s'agit alors de petits compresseurs à gran- de vitesse, dont l'arbre coudé est accouplé directement à l'électro-moteur de commande,et dont le carter de manivelle, pour réaliser une construction totalement fermée, forme avec le carter du moteur un corps cylindrique creux commun. Dans le cas de deux cylindres seulement l'équilibre des masses ne peut s'obtenir qu'imparfaitement par la marche en sens contraire des pistons.
En outre aucune masse-volant spéciale n'est prévue et ne pourrait d'ailleurs être que difficilement utilisée, par suite de l'accouplement direct avec le mo- teur d'attaque et du type de construction fermée, de sorte que l'on constate un degré d'irrégularité élevé.
Pour le cas de plus grandes puissances,on a il est
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vrai déjà aussi proposé de monter plusse deux cylindres autour de l'arbre coudé sous la forme en étoile connue pour les mo- teurs d'aviation. La construction en étoile est cependant cou- teuse et compliquée, elle exige une accessibilité totale pour le montage et le démontage des pistons et par suite de l'es- pace ainsi rendu nécessaire elle est désavantageuse pour les installations frigorifiques à bord des navires. Aussi ce mode de construction des' compresseurs n'a pas trouvé de succès en pratique,on a plutôt toujours choisi jusqu'ici pour les ma- chines comportant plus de 2 cylindres la disposition en série verticale des cylindres.
Enfin pour de plus petites puissances il est connu de disposer le compresseur en ordre horizontal sur l'évaporateur et le liquéfacteur. Aussi bien sous le rapport d'une construc- tion massive,que sous le rapport de l'amortissement des vibra- tions provoquées par les machines,ce mode de construction est en soi particulièrement avantageux,mais jusqu'à présent il n'a été employé également que pour de petites installations- comprenant des compresseurs à 2 cylindres.En outre on y fai- sait attaquer les deux pistons par la même manivelle,de telle sorte que malgré l'effet amortisseur des grandes masses for- mées par l'évaporateur et le liquéfacteur,des vibrations're- lativement violentes étaient transmises de la machine à la carcasse du navire.
L'invention a pour but de réaliser une installation frigorifique pour grandes puissances avec compresseurs de 4 cylindres et plus, laquelle forme une construction légère et ramassée et permet un assemblage constructif avantageux aux points de vue de l'encombrement et du fonctionnement,
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Suivant l'invention ce but est atteint grâce à ce que le compresseur possède 4 cylindres ou plus disposés ho-
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rizontalement avec pistons se déplaçant en sens contraire l'un de l'autre, et une masse-volant,et qu'il est supporté par l'évaporateur et/ou le liquéfacteur.
Cette disposition permet également pour les installations frigorifiques de grande puissance de réaliser dans une mesure notable la con- dition prescrite relativement à un fonctionnement sans bruit et sans vibration.
En premier lieu l'emploi de 4 cylindres avec pistons se déplaçant en sens inverse l'un de l'autre permet une réa- lisation étendue de l'équilibrage des masses.Ensuite le de- gré d'irrégularité est réduit par l'emploi d'une masse-volant et enfin les moments de renversement de la machine, qui in- terviennent encore malgré cet équilibrage'des masses et 1' action des masses-volants, sont rendus inefficaces par la grande masse de l'évaporateur et du liquéfacteur, de sorte qu'ils ne peuvent plus être transmis dans une mesure fâcheu- se à la carcasse du navire par l'intermédiaire des garnitures de montage en caoutchouc de tout l'ensemble.
En outre la construction massive des divers appareils simplifie le montage et assure une grande sécurité de fonc- tionnement. Grâce à la réunion des divers éléments il est possible au montage de réduire si fortement la longueur des canalisations intermédiaires que les accouplements à brides sont presque complètement supprimés avec les fui- tes qu'elles provoquent; en effet par suite du fonctionne- ment sans vibrations du compresseur et de la liaison fixe avec les appareils presque tous les joints de tuyauteries peuvent être soudés.
Le dessin représente à titre d'exemple une forme d'exécution de l'invention.
Fig.I donne une vue de face d'une installation de machines frigorifiques, Fig.2 montre une vue en plan,
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Fig.3 est une vue latérale par rapport à Fig.I.
Fig.4 est une vue latérale partielle par rapport à Fig.3, dans la direction de la flèche D.
Fig.5 est une coupe horizontale à plus grande échelle du compresseur de l'installation.
L'installation de machine frigorifique représentée à titre d'exemple fonctionne à un seul étage. Elle comprend essentiel- lement un compresseur A, un liquéfacteur B et un évaporateur
C pour le fluide frigorifique. Ces trois appareils sont re- liés en un circuit fermé. Dans le compresseur A, le fluide frigorifique sous forme gazeuse,par exemple de l'ammoniaque ou le gaz connu sous le nom de gaz frigène (difluorchlormétha- ne) est comprimé et compressé au travers des canalisations
1,2 et 3 dans le liquéfacteur B, dans lequel il est refroidi par de l'eau de réfrigération (eau de mer) environ jusqu'à la température de celle-ci et liquéfié.
L'agent frigorifique li- quide est ensuite dirigé, au travers d'une tuyauterie 4 pourvue d'un dispositif d'étranglement 5, dans l'évaportateur C, où par suite de chute de pression, il se vaporise à nouveau et enlève ainsi la chaleur de vaporisation à l'agent à refroidir, c'est à dire la saumure réfrigérante traversant 1'évaporateur.
L'agent frigorifique ainsi vaporisé est de nouveau aspiré par le compresseur A au travers des canalisations 6,7 et 8, ce qui ferme le circuit de l'agent frigorifique.
Le compresseur présente la forme d'une machine à quatre cylindres et a l'aspect connu en soi dans les moteurs de vé- hicules, où de part et d'autre de l'arbre-manivelle 10 sont disposés respectivement deux cylindres dans un ordre horizon- tal. En outre chacune des bielles II attaque un coude de 1' arbre-manivelle,de manière à équilibrer les forces d'inertie et à réaliser une marche du compresseur sans oscillations et presque silencieuse. Les moments des forces d'inertie de second ordre ne sont pas équilibrés il est vrai, mais par
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suite du peu de longueur de 1'arbre-manivelle 10 leur influen- ce est pratiquement nulle.
Gême au déplacement en sens con- traire des pistons, la pression sur les paliers est réduite au minimum, de sorte que l'on peut se contenter de paliers 13 et de carters de manivelle 14 de dimensions relativement pe- tites. L'enploi d'une disposition des cylindres connue dans les moteurs de véhicules présente pour les compresseurs cet avantage particulier non réalisé dans les moteurs de véhicules que,par suite du déplacement en sens contraire des pistons, les pressions exercées par les pistons, en ce qui concerne les paliers de l'arbre-manivelle, sont largement équilibrées.
Ainsi on obtient une réduction des forces agissant sur les paliers et par suite aussi bien une usure réduite qu'une construction légère et formant bloc. Par suite de la disposi- tion en ,forme de box des cylindres,l'arbre-manivelle est con- sidérablement plus court et ainsi naturellement très rigide.
Les a vantages réalisés par la construction permettent cepen- dant aussi de dimensionner très largement les diamètres des tourillons et des flasques de manivelles.Par suite de la longueur réduite de la construction,l'arbre-manivelle est suivant la disposition représentée d'un poids total réduit. par rapport au type de construction des compresseurs à quatre cylindres disposés verticalement en série,hàbituelle- ment employé jusqu'ici dans les installations frigorifiques, le nouveau type de construction permet de réduire le poids jusque environ 30 %.
Par suite de l'emplacement réduit exigé, il est possible de réunir le compresseur A avec le liquéfac- teur B et l'évaporateur C en un même bloc,et ainsi de réali- ser une économie de poinds supplémentaire considérable.Le compresseur est monté sur les réservoirs accolés parallèle- ment l'un à l'autre du liquéfacteur et de l'évaporateur. La surface de base au' il exige est un peu plus petite que celles du liquéfacteur et de l'évaporateur réunies, de sorte qu'on
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obtient une utilisation parfaite de l'espace disponible.
Grâce à la réunion en un seul bloc,les canalisations réu- nissant les divers appareils sont tellement courtes que les raccords à collets provocateurs de fuites sont complètement supprimés,puisque les raccords de canalisations peuvent être soudés. Il en résulte également une avantageuse écono- mie de poids.
La commande du compresseur s'effectue par un éleetromo- teur M, lequel est monté sunane extrémité du carter de mani- velle et est relié à l'arbre de manivelle 10 par une comman- de silencieuse par courroies coniques 16,17 et 18. Le moteur électrique M est monté sur le carter de manivelle de manière à pouvoir basculer autour d'une articulation 19, afin de pouvoir tendre la courroie conique 17 pendant la marche en faisant basculer le moteur. La poulie 18 de la commande à courroies coniques,qui est montée sur l'arbre de manivelle 10 forme volant.Son poids est supporté par un palier 20 à graissage par bagues.
L'étanchéité de l'arbre-manivelle 10 vers l'extérieur s'obtient par une boite à bourrage 21. Pour lubrifier les organes de commande, on a prévu une pompe à engrenages 22 commandée directement par l'arbre-manivelle 10,laquelle as- pire l'huile hors du bain d'huile 15 du carter de manivelle 14 autravers d'une tuyauterie de graissage 23, et la chasse par une tuyauterie 24 dans un filtre à huile 25 sous une sur- pression de I atm., et par une tuyauterie 26 dans les trois paliers principaux 13 de l'arbre-manivelle,d'où elle est a- menée par des perçages 27 dans l'arbre-manivelle,dans les tourillons de la manivelle,et par les Il elles creuses II aux axes;28 des pistons. L'huile usagée retourne alors de nouveau dans le bain d'huile du carter de manivelle..
Pour la lubrification de¯la boite à bourrage 21, on a prévu un réservoir à huile 29,surmontant le filtre à huile 25, afin que la boite à bourrage baigne constamment dans l'huile.
Entre le filtre à huile 25 et le ré servoir à huile 29, la
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la boite 1: bourrage ainsi que la sortiede l'huile hors de cette boite, est insérée une soupape de retenue 30, qui est réglée de telle manière qu'elle s'ouvre pour une surpression d'environ 0,8 atm.
Il en résulte que l'huile est desmodromi- quement envoyée aux points de graissage des organes de com- mande et que l'huile en excès s'évacue par la boite à bour- rage vers le tain d'huile du carter. tour augmenter le degré d'utilisation des surfaces réfri- gérantes de l'évaporateur.on a, prévu, une pompe de circula- tion 32 pour l'agent frigorifique, laquelle est commandée, tout comme la pompe à huile 22 directement par l'arbre-mani- velle 10 du compresseur. On réalise ainsi une économie sur la force motrice développée par le moteur électrique et on sup- prime la boite à bourrage provocatrice de fuites.
Cette pom- pe de circulation aspire le fluide frigorifique à la partie inférieure de l'évaporateur au travers d'une tuyauterie 33 et l'injecte de nouveau à la partie supérieure de l'évapo- rateur au travers de la tuyauterie 34 par la soupape d'in- jection 35.
Dans la tuyauterie d'aspiration du co mpresseur est in- tercalé en outre un séparateur d'huile 36, en'vue de sépa- rer l'huile contenue dans l'agent frigorifique. Le sépara- teur d'huile est relié au carter de manivelle par une tuyau- terie 37,afin de pouvoir ramener dans le bain d'huile de ce dernier l'huile séparée de l'agent frigorifique. Les surfaces frottantes des cylindres sont lubrifiées par le restant de l'huile entrainée par l'agent frigorifique.Pour pouvoir graisser les surfaces frottantes des cylindres après un assez long arrêt de la machine, on peut en outre prévoir encore une pompe à main.
Le mode de fonctionnement du compresseur est le sui- vant. L'agent frigorifique sous forme gazeuse est aspiré par les pistons 38,lesquels sont dans ce but pourvus de
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manière connue de soupapes 39, et passant par des soupapes 41 il est alors comprimé par les têtes de cylindres dans la canalisation de refoulement 1,2'et 3. Grâce à cette disposi- tion, la vapeur frigorifique s'écoule en courants parallèles et on évite toute influence nuisible des parois à la suite de variations brusques de température. Chaque cylindre est pourvu d'un fourreau de glissement interchangeable 42,le- quel est fabriqué en fonte spéciale résistant à l'usure.
L'invention n'est naturellement pas limitée à ltexem- ple représenté,au contraire maintes modifications et formes d'exécution sont encore possibles. Dans les installations d'un nombre différent de cylindres ou dans le cas de com- mande directe de l'arbre-manivelle par 1'électromoteur,on peut également utiliser avantageusement l'espace disponi- ble en dimensionnant convenablement les appareils. En outre il est possible de monter le compresseur avec les appareils de manière qu'ils soient disposés l'un à côté de l'autre, on réalise ainsi une construction de type plan (horizontal).
REVENDICATIONS.
I. Installation de machines frigorifiques comprenant un compresseur poly-cylindriquedu fluide frigorifique spécia- lement à bord de navires, dans laquelle les cylindres sont disposés horizontalement sur des côtés différents de l'ar- bre-manivelle, caractérisée en ce que les pistons sont dis- posés de manière à se déplacer en sens contraire comme il est connu dans les moteurs de véhicules et sont articulés par paires sur différentes manivelles.