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Appareil réfrigérateur à absorption avec gaz équilibreur de pression.
La présente invention a pour objet des perfectionne- ments dans le mode de réalisation du bouilleur et du disposi- tif de pompage des appareils réfrigérateurs fonctionnant par absorption avec un gaz équilibreur de pression. Le but de l'invention est une simplification de ces éléments et une amé- lioration du fonctionnement de la pompe ; etladite invention consiste essentiellement dans des appareils où un tube de chauffe est disposé sur le côté du bouilleur et est chauffé par la source de chaleur de l'appareil, à placer la pompe à bulles de gaz dans une position située latéralement au bouil- leur et en communication conductrice de chaleur avec ledit tube de chauffe.
Dans les'appareils réfrigérateurs fonctionnant par ab- sorption avec un gaz équilibreur de pression l'un des modes
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de réalisation a jusqu'ici consisté à établir le bouilleur de manière qu'il fasse en même temps fonction de pompe. Dans ce cas, l'appareil ne comporte qu'un seul lieu de dégazéifi- cation où se trouve un tuyau ascendant lequel débouche dans une capacité où s'effectue une séparation de gaz. Dans ce mode de construction un plus grand apport de chaleur détermine né- cessairement une circulation plus rapide de liquide, si bien que, pour une égale circulation de liquide il est impossible de réaliser une plus forte dé gazéification de la solution.
Dans une autre forme de réalisation, le bouilleur et la pompe étaient disposés séparément l'un de l'autre, en sor- te que l'on pouvait, par exemple dans des climats différents, assurer des apports différents de chaleur au bouilleur et à la pompe. On entourait alors, le plus souvent, le tube de chauffage de l'appareil d'une enveloppe ou chemise de bouil- leur et l'on plaçait la pompe au dessous de cette enveloppe et contre le tube central de chauffage en communication con- ductrice avec lui. Ce mode de construction rend possible une répartition de la cnaleur entre la solution à faire bouillir et la solution de pompage. Le pompage exige toutefois, pour la pompe à. bulles de gaz, une colonne de réaction laquelle est représentée par la hauteur du niveau dans l'absorbeur.
Or, dans un appareil hors d'emploi le liquide se trouve, dans le tube ascendant raccordé à la pompe au même niveau que dans l'absorbeur. Cette solution est froide quand l'appareil est hors d'emploi et elle ne s'échauffe d'ailleurs pas lors de la mise en marche de l'appareil, vu que le tube ascendant n'est pas en communication de chaleur avec le tube de cnauffe. à cea s'ajoute le fait que la solution dans ce tube, lors de la mise en marche de l'appareil, se trouve en partie bouillie et est par conséquent plus lourde que la solution riche qui se trouve dans l'absorbeur lorsque l'on emploi de l'eau et de l'ammonia- que. Il suit de là que la pompe se met en marche difficilement
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pour la raison qu'iyfaut séparer la colonne de liquide lourd qui lui est superposée.
Si, pour réduire autant que possible la hauteur de l'appareil,on dispose la pompe au point le plus bas de celui-ci, il peut même arriver que la pompe démarre dans un mauvais sens, pour la raison que la colonne de liquide qui lui est superposée est plus lourde que la colonne de l'absorbeur, et, d'autant que la pompe est généralement enroulée en serpen- tin étroit ce qui fait que la composante ascendante des billes de gaz est très faible.
D'autre part il est connu, dàns les appareils où la pompe est séparée du bouilleur, d'enrouler le bouilleur en forme d'aé- lice autour du tube de chauffe. Mais là encore la pompe à bulles de gaz se trouve placée au-dessous du bouilleur.
Conformément à l'invention, il est nécessaire de relier la pompe àu tube de chauffe en un point situé sur le côté du bouilleur. Ceci procure entre autres, les avantages suivants : Lors de la mise en marche de l'appareil, le total de la solution qui se trouve dans le tube ascendant se trouve chauffé en même temps. Il suit de là que cette colonne de liquide s'allège, et que le pompage commence plus tôt ce qui écarte le danger d'un pompage dans une mauvaise direction, pour la raison que les gaz de pompage se forment dans une partie approximativement vertica- le de la conduite, et que par suite lesdits gaz suivent en tou- te certitude un trajet ascendant.
Le Mode de construction de l'appareil est de ce fait sensiblement simplifié, vu que, dans ces conditions, le tube de pompage, le bouilleur et le tube de chauffe peuvent être constitués par de simples tronçons de tubes lesquels peuvent être assemblés entre eux de façon simple pour l'échange de chaleur par conductibilité, l'assemblage étant ré- alisé par soudure, par exemple par soudure électrique. En fai- sant varier la dimension des zones de soudures, on peut faire varier la transmission de la chaleur émanant du tube de chauffe
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.et s'effectuant entre le bouilleur et la pompe, en réglant cet- te transmission suivant les climats où l'appareil doit être employé.
L'établissement du bouilleur et de la pompe avec le tube de chauffe sous la forme de trois simples tubes soudés entre eux, procure une importante économie de fabrication; la- quelle devient tout particulièrement considérable dans la pro- duction en série. Dans le mode de construction utilisé jusqu'à ce jour, le tube de chauffe qui passait sous la forme d'un tu- be axial au travers du bouilleur, était d'autre part soumis à la pression interne de l'appareil et il fallait que pour tenir compte des possibilités de corrosions, il fût établi en la même matière que le bouilleur lui-même, c'est-à-dire en acier, dans les appareils fonctionnant avec de l'ammoniaque et de l'eau.
Mais, pour un tube central chauffé par exemple au gaz d'éclairage ou au pétrole, l'acier n'était pas une matière d'un emploi avantageux, pour la raison que les produits de com- bustion contiennent de la vapeur d'eau laquelle peut déjà se condenser à l'extrémité supérieure du tube central et occasion- ner ainsi des corrosions nuisibles. Afin d'éviter ces dernières il devenait nécessaire à nouveau de doubler ou garnir le tube central ce qui était une cause additionnelle d'augmentation du prix d'établissement. Or, si conformément à l'invention,on relie latéralement le bouilleur et la pompe au tube de chauffa, ce dernier ne se trouve pas sous pression, et il peut être éta- bli à volonté en une matière appropriée résistant aux produits de la combustion et à la corrosion.
L'invention sera décrite en détail ci-après, avec ré- férences aux dessins annexés.
La fig. 1 montre, en schéma, un appareil de réfrigéra- tion fonctionnant avec un gaz inerte, et conforme à l'invention.
Les fig. 2 à 4 montrent des détails de variante de la- dite invention.
L'appareil réfrigéateur à absorption suivant la fig.l
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ést, à l'exception du bouilleur et du dispositif de pompage, établi de façon connue : Le condenseur est désigné par 10 ; il est, tout comme l'absorbeur 11, refroidi à l'air. Le sépa- rateur d'eau est désigné par 12; il est également refroidi à l'air ; 13 désigne l'évaporateur ; 14 est ce que l'on appelle le récipient sous pression, tandis que 15 désigne l'échangeur de température de gaz. En partant du récipient collecteur 16 de l'absorbeur, la solution enrichie dans l'absorbeur 11 est amenée, en passant au travers d'un échangeur de température de liquide 17, au bouilleur de l'appareil.
Cet échangeur de température est constitué de la façon connue par deux tubes lo- gés l'un dans l'autre, ou juxtaposés et soudés l'un à l'autre.
La solution riche ou concentrée est amenée au travers du tube interne de l'échangeur à la pompe à bulles d'air 20 laquelle élève la solution au niveau du trop plein de l'absorbeur. La solution partiellement dégazéiiée dans la pompe est amenée dans le bouilleur proprement dit 21. Celui-ci est essentielle- ment constitué par un tube cylindrique dont le diamètre est d'une dimension telle qu'une élévation de la solution par pom- page, y est impossible. Le bouilleur 21 est avantageusement co constitué par la partie inférieure du conduit de vapeur 23 et est par suite venu de pièce avec ce dernier. Le tube foirant bouilleur débouche dans le bas dans la chemise ou envelopppe de l'échangeur de température 17, au travers.de quoi la solu- tion étendue est ramenée à l'absorbeur.
Le tube de pompe 20, dont le diamètre est assez petit pour que lors de l'ébulition de la solution il s'y produise un entraînement, tout comme le tube 21 formant bouilleur sont l'un et l'autre en communica- tion conductrice de chaleur avec un tube de chauffe 24 de for- me cylindrique par exemple. Il est en général avantageux de spuder les deux tubes 20 et 21 au tube de chauffe parallèle- ..ment à l'axe de celui-ci; de la sorte on établit non seulement
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une bonne liaison conductrice, mais on assure en outre une bonne résistance de l'ensemble lequel ne subit ni modification ni altération par corrosion ou pour d'autres raisons.
Ceci est d'une importance particulière pour le tube de pompe 20.Le tu- be de chauffe 24 sert de cheminée pour la source de chaleur non représentée sur la figure, dans le cas où. le chauffage se fait avec l'aide d'une flamme libre par exemple la flamme d'un brûleur à gaz ou à pétrole. Dans le cas d'un chauffage électri- que, le tube de chauffe 24 ne sert que pour véhiculer la cha- leur, une cartouche électrique de chauffage y étant enmanchée; l'extrémité supérieure du tube de chauffe 24 est, dans ce cas aussi, avantageusement obturée. Pour la fabrication du tube de chauffe on pourra employer de l'acier ordinaire bien qu'il puisse être avantageux d'avoir recours à des aciers de meil- leure qualité tels par exemple que des aciers, résistant à la corrosion (oxydation).
Le bouilleur établi conformément à l'in- vention pourra être de très petites dimensions et être de ca- pacité calorifique très réduites; il pourra présenter de pe- tites surfaces extérieures. On diminue par là les pertes par radiation, si bien qu'un semblable bouilleur, lequel sera, de la façon usuelle, logé dans un isolant thermique de nature ap- propriée offrira des conditions thermiques @mminemment favora- bles.
Le dispositif décrit pourra aussi bien être utilisé en combinaison avec un rectificateur, c'est ce que représente en schéma la fige 2, où sont employés les mêmes chiffres de référence. Ce dispositif diffère de celui de la fige 1 par le fait que la solution concentrée venant de l'échangeur de tem- pérature 17 est, avant son entrée dans la pompe 20, amené en contact avec des vapeurs du bouilleur. Le conduit de vapeur 23 est, à cet effet, directement relié à l'enveloppe extérieu- re de l'échangeur de température 17 et il est pourvu d'un bran- chement 27 approximativement horizontal. Le bouilleur 21 est,
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dans ce cas, constitué par un col de cygne 28, dans lequel dé- bouche le tube de pompe 20.
La vapeur engendrée est amenée par la branche de gauche dudit col de cygne tout comme le branche- ment 27 en communication intime avec la solution riche qui af- flue au tube de pompe 20 en sens inverse de la vapeur. La so- lution qui s'est enrichie de condensat dans le branchement 27 est refoulée à travers la partie inférieure de la branche de gauche du col de cygne et par la pompe 20 jusqu'au niveau li- bre dans la branche de droite du bouilleur 21.
Le tube de chauffe 24 ne se trouve donc pas sous la pression de travail de l'appareil, pression qui ne règne que dans le tube 21 du bouilleur et dans la pompe 20. Mais l'on peut choisir pour le tube de chauffe une ratière particulière- ment résistante à la corrosion et qui en même temps permet la plus considérable transmission de chaleur. Le tube de chauffe pourra par exemple être établi sous forme de tôle, être ointré et soudé et recevoir une forme telle que son contact soit par- ticulièrement bon avec les éléments 20 et 21 où, se produit la dégazéification,
Le tube de chauffe pourra aussi bien être disposé ho- rizontalement, ainsi que le montre la figure 3. Dans cet exem- ple le tube de chauffe 30 est coudé.
La chaleur est apportée à la branche horizontale du tube de chauffe, tendit que la branche verticale sert à l'évacuation des gaz de chauffage.
Le chiffre 31 désigne le récipient collecteur de l'absorbeur d'où la solution riche est amenée, en passant au travers de l'enveloppe de l'échangeur de liquide 17, à la branche supé- rieure 33 du tube en U 38 qui fonctionne comme bouilleur. La branche inférieure de ce tube en U sert de bouilleur propre- ment dit et elle est fortement soudée au tube de chauffe 30 parallèlement à l'axe de ce dernier, ainsi que cela est visi- ble sur la -fige 4 De la partie inférieure du bouilleur part
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'.le tube 35 de la pompe à travers lequel la solution est refou- lée vers un séparateur de gaz 40.
L'apport de chaleur nécessai- re pour le pompage s'effectue à la pompe à travers une zone de transmission de chaleur avantageusement établie par soudure ( fig.4). La solution amenée au séparateur de gaz 40, s'écoule au travers d'un conduit 36 et par le tube inférieur de l'échan- geur 17 et le conduit 45 qui s'y raccorde pour se rendre à l'ab- sorbeur en serpentin non représenté sur la figure. La branche supérieure 35 du bouilleur est remplie de la solution riche par laquelle les vapeurs du bouilleur seront rectifiées, vu que lesdites vapeurs sont refoulées au travers d'un conduit 37 et au travers de la solution encore concentrée qui s'écoule vers le bas en sens inverse du courant de vapeur par le tube fai- blement incliné 33.
Les vapeurs rectifiées du bouilleur sont ensuite envoyées par un conduit 34 au condenseur non représen- té sur la figure. Comme la branche 33 du tube en U formant bouilleur reçoit constamment par le conduit 32, de la solution riche venant de l'absorbeur, il se produit une très bonne rec- tification dans la partie supérieure, le condensat, qui se for- me étant en même temps draîné au travers du bouilleur. La solu- tion riche prend dans la direction du tube de pompe 35 une tem- pérature progressivement croissante et par cela même une concen- tration progressivement décroissante en agent de réfrigération.
Etant donné la faible hauteur du bouilleur la chute de concen- tration devient relativement faible. L'ébullition la plus for- te se produit dans le tube de pompe 35. Dans la forme d'exécu- tion suivant les fige 3 et 4, les bulles de gaz pour le trans- port de la solution se forment également dans un tube fortement ascendant, et, au-dessus de l'endroit où. s'opère le pompage, il n'existe aucune colonne froide notable, vue que les dimensions employées dans la pratique pourront être encore inférieures à celles qui sont schématiquement indiquées sur la figure.
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r Dans toutes les formes de réalisation décrites, on pour-' ra faire varier les dimensions et les surfaces de transmission de chaleur tant vers le tube de chauffe que vers la pompe et vers le bouilleur. Si les surfaces de transmission de chaleur vers la pompe sont choisies grandes, on obtient un pompage ra- pide. Si par contre, on agrandit les surfaces de transmission de chaleur vers le bouilleur , on obtient une plus basse con- centration de la solution pauvre.
Non seulement le petit bouilleur donne lieu à de faibles (perditions de chaleur par rayonnement, mais il est aussi moins exposé aux corrosions que les bouilleurs connus jusqu'à ce jour.
Dans ces derniers on utilise, comme on sait, un agent protecteur contre les corrosions, qui s'use progressivement. Cette usure augmente pour une température de travail déterminée du bouil- leur avec l'étendue des surfaces métalliques chauffées et qui sont en contact avec la solution. Le petit bouilleur consomme par suite moins d'agent protecteur contre les corrosions, si bien que la durée de l'appareil de réfrigération se trouve de ce fait augmentée.
Le dispositif conforme à l'invention simplifie la fabri- cation de l'appareil et économise de la ma:bière première.L'ap- pareil perfectionné qui comporte unmoins grand nombre de zones de soudure que les appareils connus, peut être réalisé en em- ployant au lieu et place de la soudure usuelle au gaz, la sou- dure électrique par résistance ou par points, en particulier quand les éléments constituante le bouilleur, la pompe et le tube de chauffe sont disposés parallèlement entre eux et côte à côte ce qui permet de les souder entre eux deux à deux ou de les souder tous trois entre eux.