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PROCEDE ET DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT DES MACHINES FRIGORIFIQUES A
COMPRESSEUR.
Les compresseurs utilisés pour la production du froid aspirent des vapeurs froides de fluide frigorigène. venant de l'évaporateur et ils les refoulent dans le condenseur. Les gaz refoulés sont fortement chauffés du fait de la compression.
Ce chauffage présente de nombreux inconvénients, notamment il nuit à la lubrification des pièces en mouvement et à la tenue de ces pièces, il cause de la carbonisation sur les sièges des soupapes et, par suite, la baisse du rendement de l'appareil frigorifique, qui est particulièrement importante dans les pays chauds.
Dans les compresseurs renfermés dans une cloche étanche, la chaleur dégagée dans les enroulements par effet Joule et dans les circuits magnétiques par courants de Foucault s'ajoute à celle due à la compression. Cette chaleur peut devenir dangereuse dans certains cas pour les enroulement's et les divers circuits électriques.
La présente invention remédie à ces inconvénients en créant un procédé et un dispositif de refroidissement des machines frigorifiques à compresseur qui permettent de refouler le fluide frigorigène à l'état saturé humide et, par suite, à la température correspondant à la pression régnant au condenseur..
Dans le cas des compresseurs renfermés dans une cloche hermétique, une liaison bonne conductrice de la chaleur existe entre le moteur et les culasses du compresseur, de sorte que le refroidissement des bobinages et des circuits électriques s'effectue conjointement à celui du compresseur.
Conformément à l'invention, du fluide frigorigène partiellement ou totalement condensé s'écoule par gravité d'une dérivation du condenseur dans les chambres de compression et/ou de refoulement du compresseur, de façon que ce fluide frigorigène condensé absorbe, en se vaporisant, les calories dégagées par les divers organes du moteur et/ou du compresseur.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, une canalisation de refoulement partant de la culasse du compresseur est reliée à une nappe
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de tubes constituant le condenseur; une buse de dérivation, placée à la partie supérieure du condenseurrépartit le fluide frigorigène dans la nappe de tubes constituant le condenseur et dans un serpentin fixé sur la même plaque que le condenseur, dont l'extrémité est reliée à la culasse du compresseur.
De nombreuses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit.
Des formes de réalisation de l'invention sont représentées, à titre d'exemples, aux dessins annexés.
La fig. 1 est une coupe-élévation d'un compresseur et de son moteur.
La fig. 2 est une coupe sensiblement suivant II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une élévation d'un condenseur conforme à l'invention.
La fig. 4 illustre une variante de la fig. 3.
La fig. 5 illustre une seconde variante de la fig. 3.
La fig. 6 illustre une troisième variante.
La fig. 7 est une coupe-élévation à plus grande échelle d'un dispositif de raccordement du condenseur et de la cloche renfermant le compresseur et le moteur.
A la fig. 1, une tôle médiane 1, fixée dans la cloche hermétique 2, porte, à sa partie supérieure, deux supports latéraux 3, 4 auxquels sont suspendues des lames vibrantes 5, 6, puis, à sa partie médiane, cette tôle supporte les éléments 7 d'un circuit magnétique et, à sa partie inférieure, elle porte deux éléments de culasse 8, 9 dans lesquels sont encastrés les deux cylindres opposés 10, 11 du compresseur.
Les lames vibrantes 5,6 portent chacune à leur extrémité libre une pièce 12 en métal amagnétique, sur laquelle sont brisés deux aimants permanents 13. 14. dont les polarités sont de sens inverses. Une barette 15, fixée sur cet équipage mobile, commande les pistons 16, 17, par une tige souple 16', 17'.
Suivant la fig. 2, les gaz venant de l'évaporateur par un filtre 18 sont amenés aux cylindres 10 et 11 par les conduits 19, 20.
Après compression dans les cylindres, les gaz entrent dans la chambre 21, puis sont menés par un conduit 22 au condenseur de l'appareil frigo- rifique.
23 désigne une canalisation d'amenée de fluide frigorigène venant du condenseur et destinée au refroidissement de l'ensemble du compresseur.
La fig. 3 montre un condenseur, constitué par un faisceau tubulaire 25 soudé ou fixé par tout moyen convenable à une plaque 24, de façon que les calories dégagées par le fluide frigorigène sous pression soient réparties sur une surface d'échange importante.
La canalisation de refoulement 22, qui communique avec la chambre 21 du compresseur renfermé dans la cloche 2. monte le long de la plaque 24 et est fixée à cette dernière seulement en 26 et 27, c'est-à-dire à la partie supérieure de la plaque 24. Cette canalisation alimente, d'une part, le faisceau 25 du condenseur et, d'autre part, une dérivation 28 qui fait communiquer la canalisation 22 avec un serpentin 29 soudé ou fixé par tout moyen à la plaque 24 du condenseur.
L'extrémité 29a du serpentin 29 entre dans la cloche 2 et est reliée à la canalisation d'amenée 23 de fluide frigorigène dans la culasse du compresseur.
Un régulateur de pression 30 est monté en série sur la canalisation 22 en aval de la dérivation 28, de fagon à maintenir une pression constante en amont du régulateur sur le refoulement du compresseur, cette pression étant toujours supérieure à celle qui règne en aval du régulateur.
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Un réservoir 31 de liquide est monté en aval du condenseur et est relié au détendeur de l'appareil frigorifique par une canalisation 32.
Les gaz sous pression venant de la chambre 21 du compresseur sont amenés par la canalisation 22 à la partie supérieure du condenseur. Le régula- teur de pression 30 oppose un obstacle au passage de ces gaz, de sorte qu'une partie de ceux-ci passe par la dérivation 28 dans le serpentin 29, où ils se condensent en cédant au milieu ambiant une partie importante de leurs calories.
Il se forme ainsi une colonne de liquide frigorigène dans le serpentin 29 qui détermine, par la différence des densités existant entre le gaz et le liquide une circulation de ce dernier qui descend par gravité à la base du serpentin 29.
La colonne de liquide refroidi passe, par la canalisation 23, dans la cloche 2, puis dans la culasse du compresseur.
Le liquide frigorigènep en contact avec la tôle médiane 1, et les soupapes obturant les cylindres 10 et 11, se vaporise et absorbe par cette transformation les calories correspondant à sa chaleur latente de vaporisation.
Il se produit ainsi un refroidissement des gaz surchauffés refoulés par le compresseur et, par conduction, le liquide admis par la canalisation 23, absorbe également les calories produites dans les circuits magnétiques et électriques du compresseur par les courants de Foucault et l'effet Joule.
Le fluide frogorigène refoulé de la chambre 21 dans la canalisation 22 est, de cette façon, saturé humide, c'est-à-dire qu'il contient des gouttelettes de liquide en suspension, ce qui améliore la condensation et, par suite le rendement de l'appareil frigorifique.
A la fig. 4, le régulateur de pression 30 de la fig. 3 est remplacé par un limiteur de débit ou restricteur 33 constitué par un serpentin hélicoïdal en tube capillaire. Le restricteur 33 produit une perte de charge de 1' ordre de 0 kg 200 à 0 kg. 300 du fluide frigorigène allant au faisceau 25, ce qui favorise la condensation dans le serpentin 29.
Le fonctionnement est identique à celui décrit précédemment et les diverses références désignent les mêmes organes.
Suivant la variante de la fig. 5, la canalisation 22 alimente directement le serpentin 29. Le faisceau 25, constituant la partie principale du condenseurest alimenté en dérivation à partir d'une buse 34 placée à une certaine distance du sommet du condenseur, de façon à produire une perte de charge dans la branche montante 35 alimentant le faisceau 25. Cette disposition permet de supprimer le limiteur de débit des fig. 3 et 4. Le fonctionnement est identique à celui décrit précédemment.
A la fig. 6, la canalisation 22 de refoulement du fluide frigorigène sous pression alimente un condensateur monté sur la plaque 24 et constitué par des tubes formant des boucles 36 légèrement inclinées par rapport à l'horizontale.
Comme précédemment, le condenseur alimente un réservoir de liquide frigorigène 31.
Des tubes 37, 38, 39 sont reliés., au point bas, de chacune ou d'un certain nombre seulement, des boucles formées par le condenseur. Les tubes 37. 38 et 39 sont tous reliés à un collecteur 40 qui débouche dans les culasses 8., 9 du compresseur.
Les gaz venant du compresseur par la canalisation de refoulement 22 se liquéfient partiellement dans chacune des boucles du condenseur et les gouttelettes de liquide ainsi formées s'écoulent par gravité dans les tubes 37, 38. 39, puis dans le collecteur 40. La colonne de liquide formée dans ces tubes s'écoule par gravité dans les culasses 8. 9 et absorbe les calories de la même façon que décrit précédemment.
La fig. 7 montre un dispositif qui permet de faire entrer le col-
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lecteur 40 d'amenée de liquide frigorigène dans la cloche, et de faire sortir la canalisation de refoulement 22 de cette dernière par un raccord unique.
Le collecteur 40 est d'un diamètre sensiblement plus grand que celui de la canalisation de refoulement 22, de façon que cette dernière puisse être placée concentriquement à l'intérieur du collecteur 40. Une soudure 41 soli- darise la canalisation 22 et le collecteur 40 qui est évasé à son extrémité 40a pour être adapté sur une joue tronconique 42 d'un embout 43. L'embout 43 est fixé, par exemple, par soudure à la cloche 2 et un manchon 44 presse l'extrémité 40a du collecteur contre la joue tronconique de l'embout 43. Un chapeau 45, soudé à l'embout tronconique 43 et au tube 24 amenant les gaz du refoulement, et un joint élastique 46, disposés à l'intérieur de ce chapeau,
ferment l'extrémité 43a de l' embout 43.
Le liquide frigorigène, destiné au refroidissement, arrive par le collecteur 40, pénètre dans la cha bre 47., formée autour de la canalisation de refoulement 22 à l'intérieur de l'embout 43, puis s'écoule dans la canalisation 23 menant aux culasses 8, 9.
Le chapeau 45 soudé sur l'embout tronconique 43 empêche toute fuite de liquide frigorigène à l'intérieur de la cloche 2. Un joint élastique 46 assure la communication des deux tubes 22 et 24 conduisant les gaz refoulés du compresseur vers le condenseur et les isole du liquide frigorigène destiné au refroidissement qui descend par le tube 40.
Ce dispositif permet un chargement rapide et simple de la cloche renfermant le compresseur et le moteur sans nécessiter d'opérations longues et délicates, car il n'y a que deux raccords à démonter, à savoir celui qui correspond à l'aspirateur des vapeurs et celui du refoulement de ces vapeurs compressées.
Il est évident que le dispositif sus-décrit est applicable à l'un quelconque des exemples de réalisation décrits.
L'invention n'est pas limitée à ces exemples de réalisation, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, l'invention est applicable au refroidissement des compresseurs de tous types tels que compresseurs dits "hermétiques Il ou non. Au cas où le moteur d'entraînement et le compresseur sont séparés, seul le comprepseur est refroidi.
De même, le condenseur de fluide frigorigène peut être du type classique à faisceau de tubes à ailettes., mais le condenseur est toujours placé au-dessus du compresseur pour permettre un écoulement régulier par gravité du fluide frigorigène ,condensé ou partiellement condensé.
REVENDICATIONS.
1 - Un procédé de refroidissement des compresseurs de fluide frigo- rigène, caractérisé en ce qu'une -partie du fluide refoulé par le compresseur est amenée à passer dans un organe condenseur disposé au-dessus dudit compresseur pour qu'une colonne de liquide soit formée dans cet organe et qu'elle s' écoule par gravité de façon continue dans des cavités du compresseur dans lesquelles le fluide comprimé par ce dernier est norlament refoulé et par suite mélangé au fluide condensé qui se vaporise au moins partiellement en absorbant, par cette transformation, les calories dégagées par les divers organes du moteur et/ou du compresseur avant d'être refoulé de nouveau sous forme de fluide gazeux saturé humide.
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PROCESS AND DEVICE FOR COOLING REFRIGERANT MACHINES
COMPRESSOR.
The compressors used for the production of cold suck cold vapors from refrigerant. coming from the evaporator and they push them back into the condenser. The discharged gases are greatly heated due to the compression.
This heating has many drawbacks, in particular it affects the lubrication of the moving parts and the behavior of these parts, it causes carbonization on the valve seats and, consequently, the drop in the efficiency of the refrigeration apparatus, which is particularly important in hot countries.
In compressors enclosed in a sealed bell, the heat released in the windings by the Joule effect and in the magnetic circuits by eddy currents is added to that due to the compression. This heat can become dangerous in certain cases for the windings and the various electrical circuits.
The present invention overcomes these drawbacks by creating a method and a device for cooling compressor refrigeration machines which make it possible to discharge the refrigerant in the saturated wet state and, consequently, at the temperature corresponding to the pressure prevailing in the condenser. .
In the case of compressors enclosed in a hermetic bell, a good heat conductive connection exists between the engine and the cylinder heads of the compressor, so that the cooling of the windings and the electrical circuits is carried out jointly with that of the compressor.
According to the invention, partially or completely condensed refrigerant flows by gravity from a bypass of the condenser in the compression and / or discharge chambers of the compressor, so that this condensed refrigerant absorbs, by vaporizing, the calories released by the various components of the engine and / or the compressor.
According to one embodiment of the invention, a delivery pipe starting from the cylinder head of the compressor is connected to a sheet
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tubes constituting the condenser; a bypass nozzle, placed at the top of the condenser distributes the refrigerant in the layer of tubes constituting the condenser and in a coil fixed on the same plate as the condenser, the end of which is connected to the cylinder head of the compressor.
Many other characteristics of the invention will emerge from the detailed description which follows.
Embodiments of the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawings.
Fig. 1 is a sectional elevation of a compressor and its motor.
Fig. 2 is a section taken substantially along II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is an elevation of a condenser according to the invention.
Fig. 4 illustrates a variant of FIG. 3.
Fig. 5 illustrates a second variant of FIG. 3.
Fig. 6 illustrates a third variant.
Fig. 7 is a cross-sectional view on a larger scale of a device for connecting the condenser and the bell enclosing the compressor and the motor.
In fig. 1, a middle sheet 1, fixed in the hermetic bell 2, carries, at its upper part, two lateral supports 3, 4 from which are suspended vibrating blades 5, 6, then, at its middle part, this sheet supports the elements 7 of a magnetic circuit and, at its lower part, it carries two cylinder head elements 8, 9 in which are embedded the two opposed cylinders 10, 11 of the compressor.
The vibrating blades 5.6 each carry at their free end a part 12 made of non-magnetic metal, on which are broken two permanent magnets 13. 14. whose polarities are in opposite directions. A bar 15, fixed to this movable unit, controls the pistons 16, 17, by a flexible rod 16 ', 17'.
According to fig. 2, the gases coming from the evaporator by a filter 18 are brought to the cylinders 10 and 11 by the conduits 19, 20.
After compression in the cylinders, the gases enter chamber 21, then are led through a conduit 22 to the condenser of the refrigeration appliance.
23 designates a refrigerant supply pipe coming from the condenser and intended for cooling the entire compressor.
Fig. 3 shows a condenser, consisting of a tube bundle 25 welded or fixed by any suitable means to a plate 24, so that the calories released by the pressurized refrigerant are distributed over a large exchange surface.
The discharge pipe 22, which communicates with the chamber 21 of the compressor enclosed in the bell 2.mounts along the plate 24 and is fixed to the latter only at 26 and 27, that is to say at the upper part of the plate 24. This pipe feeds, on the one hand, the bundle 25 of the condenser and, on the other hand, a bypass 28 which communicates the pipe 22 with a coil 29 welded or fixed by any means to the plate 24 of the condenser.
The end 29a of the coil 29 enters the bell 2 and is connected to the supply pipe 23 for refrigerant in the cylinder head of the compressor.
A pressure regulator 30 is mounted in series on the pipe 22 downstream of the bypass 28, so as to maintain a constant pressure upstream of the regulator on the discharge of the compressor, this pressure always being greater than that which prevails downstream of the regulator. .
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A liquid reservoir 31 is mounted downstream of the condenser and is connected to the expansion valve of the refrigeration appliance by a pipe 32.
The pressurized gases coming from the chamber 21 of the compressor are brought through the pipe 22 to the upper part of the condenser. The pressure regulator 30 opposes an obstacle to the passage of these gases, so that a part of them passes through the bypass 28 into the coil 29, where they condense, relinquishing a substantial part of their gas to the surrounding environment. calories.
A column of refrigerant liquid is thus formed in the coil 29 which determines, by the difference in the densities existing between the gas and the liquid, a circulation of the latter which descends by gravity to the base of the coil 29.
The column of cooled liquid passes, through line 23, into bell 2, then into the compressor cylinder head.
The refrigerant liquid in contact with the middle plate 1, and the valves closing the cylinders 10 and 11, vaporizes and by this transformation absorbs the calories corresponding to its latent heat of vaporization.
There is thus a cooling of the superheated gases discharged by the compressor and, by conduction, the liquid admitted through line 23, also absorbs the calories produced in the magnetic and electrical circuits of the compressor by the eddy currents and the Joule effect.
The refrigerant discharged from the chamber 21 into the pipe 22 is, in this way, saturated wet, that is to say that it contains droplets of liquid in suspension, which improves the condensation and, consequently, the efficiency. of the refrigeration appliance.
In fig. 4, the pressure regulator 30 of FIG. 3 is replaced by a flow limiter or restrictor 33 consisting of a helical coil in capillary tube. The restrictor 33 produces a pressure drop of the order of 0 kg 200 to 0 kg. 300 of the refrigerant going to bundle 25, which promotes condensation in coil 29.
The operation is identical to that described above and the various references designate the same components.
According to the variant of FIG. 5, the pipe 22 directly feeds the coil 29. The bundle 25, constituting the main part of the condenser, is fed in bypass from a nozzle 34 placed at a certain distance from the top of the condenser, so as to produce a pressure drop in the rising branch 35 supplying the bundle 25. This arrangement eliminates the flow limiter of FIGS. 3 and 4. The operation is identical to that described above.
In fig. 6, the pipe 22 for delivering the pressurized refrigerant fluid supplies a condenser mounted on the plate 24 and constituted by tubes forming loops 36 slightly inclined relative to the horizontal.
As before, the condenser supplies a refrigerant tank 31.
Tubes 37, 38, 39 are connected., At the low point, of each or only a certain number, of the loops formed by the condenser. The tubes 37. 38 and 39 are all connected to a manifold 40 which opens into the cylinder heads 8, 9 of the compressor.
The gases coming from the compressor through the discharge pipe 22 partially liquefy in each of the condenser loops and the liquid droplets thus formed flow by gravity into the tubes 37, 38. 39, then into the manifold 40. The column of liquid liquid formed in these tubes flows by gravity into the cylinder heads 8. 9 and absorbs the calories in the same way as described above.
Fig. 7 shows a device which allows the col-
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drive 40 for supplying refrigerant liquid into the bell, and to release the discharge pipe 22 from the latter through a single fitting.
The manifold 40 is of a substantially larger diameter than that of the discharge pipe 22, so that the latter can be placed concentrically inside the manifold 40. A weld 41 solidifies the pipe 22 and the manifold 40. which is flared at its end 40a to be fitted on a frustoconical cheek 42 of a nozzle 43. The nozzle 43 is fixed, for example, by welding to the bell 2 and a sleeve 44 presses the end 40a of the manifold against the frustoconical cheek of the end piece 43. A cap 45, welded to the frustoconical end piece 43 and to the tube 24 bringing in the discharge gases, and an elastic seal 46, arranged inside this cap,
close the end 43a of the end piece 43.
The refrigerant, intended for cooling, arrives through the manifold 40, enters the chamber 47., formed around the delivery pipe 22 inside the nozzle 43, then flows into the pipe 23 leading to the cylinder heads 8, 9.
The cap 45 welded onto the frustoconical nozzle 43 prevents any leakage of refrigerant liquid inside the bell 2. An elastic seal 46 ensures the communication of the two tubes 22 and 24 leading the gases discharged from the compressor to the condenser and isolates them. refrigerant intended for cooling which descends through tube 40.
This device allows a quick and simple loading of the bell enclosing the compressor and the motor without requiring long and delicate operations, because there are only two connections to dismantle, namely the one which corresponds to the vacuum cleaner of the vapors and that of the discharge of these compressed vapors.
It is obvious that the device described above is applicable to any one of the embodiments described.
The invention is not limited to these exemplary embodiments, since various modifications can be made thereto without departing from its scope. In particular, the invention is applicable to the cooling of compressors of all types such as so-called "hermetic or non-hermetic" compressors. In the case where the drive motor and the compressor are separated, only the compressor is cooled.
Likewise, the refrigerant condenser may be of the conventional finned tube bundle type, but the condenser is always placed above the compressor to allow a regular flow by gravity of the refrigerant, condensed or partially condensed.
CLAIMS.
1 - A process for cooling refrigerant compressors, characterized in that a -part of the fluid delivered by the compressor is caused to pass through a condenser member arranged above said compressor so that a column of liquid is formed in this member and that it flows by gravity continuously in cavities of the compressor in which the fluid compressed by the latter is normally discharged and therefore mixed with the condensed fluid which vaporizes at least partially by absorbing, by this transformation, the calories released by the various components of the engine and / or compressor before being delivered again in the form of a wet saturated gaseous fluid.
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