Réfrigérateur de liquide. L'invention a pour objet un réfrigérateur de liquide, pouvant par exemple- être utilisé pour maintenir toujours une certaine quantité d'eau à une température froide désirée. Le réfrigérateur suivant l'invention comporte un compresseur, titi condenseur et un évapora teur ainsi qu'une chambre d'alimentation de liquide pour amener le liquide à refroidir dans une chambre de refroidissement subis sant l'effet de réfrigération de l'évaporateur, en combinaison avec des moyens de circula tion pour faire passer du liquide froid de la chambre de refroidissement à travers le condenseur et le ramener à la chambre d'ali mentation en vue d'absorber la chaleur du fluide réfrigérant de travail,
tout en em ployant le même liquide d'alimentation.
Les formes d'exécution de l'objet de l'in vention servant à la réfrigération d'eau sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, -dans lequel La fig. 1 est une coupe verticale. d'une première forme d'exécution; La fig. 2 est une coupe de détail d'un organe de décharge prévu dans l'évaporateur; La fig. 3 est une coupe verticale d'une autre forme d'exécution; La fig.4 est une coupe longitudinale d'une soupape à eau employée dans l'exemple de la fig. 3.
Le réfrigérateur de la fig. 1 comporte titi bâti de support 10 sur lequel est montée une enveloppe cylindrique 11. Dans la partie in férieure de l'enveloppe 11 est disposée une chambre de condensation 12 dans laquelle est placé un compresseur 13 conjointement avec son motéur de commande 14. Le com presseur 13 est pourvu d'une lumière lb pour la décharge des vapeurs de réfrigérant et au-dessus de la lumière de décharge 15 est monté uri plateau 16 pour retenir tout liquide qui pourrait être entraîné par les vapeurs déchargées par le compresseur.
Le liquide entraîné ainsi éliminé des vapeurs de réfrigérant est recueilli dans un récipient 17 constitué par une paroi 18 formant saillie de l'enveloppe du moteur et entourant entière ment le compresseur 13. Le liquide s'accumu lant dans le récipient 17 est amené par un conduit 19 au compresseur pour occasionner la lubrification et l'étanchéité de celui-ci. Dans la chambre de condensation 12 est prévu un serpentin condenseur 21 entourant le compresseur et le moteur et ayant un raccordement d'admission 22 et un raccorde ment de sortie 23.
Le liquide condensé dans la chambre de condensation est amené de celle-ci par un conduit 24 à une chambre à flotteur 25 dans laquelle est disposée une soupape à flotteur 26 pour commander le passage du fluide condensé venant de la chambre de condensation. Le liquide qui passe par la soupape à flotteur 26 est amené par un conduit 27 à un évaporateur 28. L'évaporateur 28 est logé dans une chambre de refroidissement 29 contenant une quantité du liquide qui doit être refroidi et qui est disposée à un niveau plus élevé que la chambre de condensation 12.
Les vapeurs produites dans l'évaporateur retournent au compresseur par un conduit 31. Comme représenté dans 1a fig. 2, le conduit 31 est disposé de façon que sa partie d'entrée 32 soit disposée au-dessus du niveau du li quide contenu dans l'évaporateur 28, comme indiqué en 33 (fig. 1). Un tube renversé 34 entoure la portion d'entrée 32 du conduit 31 et descend jusqu'au-dessous du niveau 33 du liquide; dans sa partie inférieure sont prévues un certain nombre d'ouvertures 35 circonfé- rentiellement espacées, tandis que son som met présente un trou d'aération 36.
Le tube renversé 34 est entouré d'une douille 37 qui s'élève jusqu'au-dessus du niveau 33 du li quide, mais qui comporte un petit orifice 38 dans sa partie située au-dessous du niveau du liquide pour permettre qu'une quantité déterminée de liquide soit entraînée par les vapeurs de réfrigérant passant vers le bas entre la.paroi extérieure du tube renversé 34 et la paroi intérieure de la douille 37. Le tube renversé 34 aussi bien que la douille 37 sont supportés par le conduit 31. Comme représenté en fig. 1, le conduit 31 communique avec un passage d'admission 41 prévu dans la chambre de condensation 12 et qui com munique à son tour avec le conduit axial d'un arbre creux 42 prévu pour le moteur 14.
L'arbre creux 42 communique par une lumière 43 avec une lumière d'aspiration 44 prévue dans le compresseur 13.
Le liquide à refroidir peut être introduit dans la chambre de refroidissement 29 de différentes manières. Une bouteille 51 est renversée et insérée dans une chambre de réception 52, formant chambre d'alimentation de l'appareil, comme cela se pratique ordi nairement dans les réfrigérateurs d'eau em ployant de la glace comme réfrigérant, cette chambre étant disposée à un niveau plus élevé que la chambre de refroidissement 29. La bouteille 51 est disposée de façon qu'une partie considérable de sa surface soit exposée à la température de l'atmosphère ambiante.
De préférence la bouteille est placée de telle façon dans la chambre de réception 52 qu'un niveau de l'eau, comme indiqué en 53, y soit maintenu. Une ouverture d'aération 54 est pré vue dans la paroi de la chambre de réception pour permettre à la pression atmosphérique d'agir sur la surface de l'eau contenue dans la chambre de réception.
Entre la chambre de réception 52 et la chambre de refroidissement 29 est interposée une paroi isolante 541, pour prévenir la con duction de chaleur entre les deux chambres. Dans la paroi 51 est prévu un passage 55 pour laisser couler le liquide vers le bas de sorte que la chambre de refroidissement est tout le temps complètement remplie.
De l'eau est extraite de la chambre de refroidissement pour s'en servir comme boisson ou pour d'autres emplois, à l'aide d'un robinet 56.
Une quantité de l'eau contenue dans la chambre de refroidissement est amenée par titi conduit<B>57</B> à l'admission 22 du serpentin de condenseur. L'eau déchargée du serpentin de condenseur est amenée par un conduit 58 à titi serpentin ou radiateur 59 entourant l'enveloppe 11. Ce serpentin est, muni d'un tuyau de décharge 60 qui monte vers le haut dans la bouteille 51 pour ramener le liquide qui a été employé dans l'opération de con densation. Un isolement calorifuge approprié 61 est prévu entre la chambre de refroidisse ment 29 et l'enveloppe 11 pour empêcher la conduction de chaleur vers l'intérieur de la chambre de refroidissement.
Une chemise appropriée 62 entoure le radiateur 59 et est disposée de façon que l'air peut librement circuler vers le haut sur les spires du radia teur 59.
Cet appareil fonctionne comme suit: La chambre de condensation 12 et l'éva porateur 28 sont les deux remplis à un niveau tel qu'indiqué respectivement en 20 et 33 d'un fluide de travail approprié. On emploie dans ce but, de préférence un fluide de tra vail composé d'un réfrigérant et d'un lubri fiant qui se mélangent facilement pour former un mélange homogène comme décrit dans le brevet no 103960.
Après l'insertion de la bouteille d'eau 51 dans la chambre 52, l'eau coule vers le bas et remplit la chambre de refroidissement 29, le passage 55 et la chambre de réception 52 jusqu'au niveau approximatif indiqué en 53. La pression atmosphérique agit sur la surface de l'eau 53 pour égaliser le niveau de l'eau contenue dans la bouteille 51 d'une manière bien connue.
Après le démarrage du moteur 14, les premières rotations du compresseur 13 aspirent par le conduit 31, le passage 41, le conduit axial de l'arbre creux 42 et les lumières 43 et 44 une certaine quantité d'eau pour amener le mécanisme compresseur à l'état d'étan chéité. Le compresseur 13 continue d'aspirer du liquide jusqu'au moment où le niveau du liquide dans la douille 38 montrée en fig. 2 s'est abaissé à un point tel qu'il découvre les lumières 35, après quoi la pression basse produite dans l'évaporateur 28 provoque l'évaporation du constituant réfrigérant du liquide de travail qui y est contenu.
Ensuite, le compresseur 13 aspire de.l'évaporateur des vapeurs de réfrigérant ayant entraîné avec elles une petite quantité de fluide de travail liquide, la quantité de ce liquide dépendant de la largeur de l'orifice 38. Cette opération d'extraction constante empêche l'accumulation, dans l'évaporateur, du lubrifiant qui n'est pas évaporable à la pression de travail qui y règne. En outre, le liquide d'entraînement, constitué par un réfrigérant et un lubrifiant, sert à rendre étanche et à lubrifier les parties actives du mécanisme compresseur lors de son passage par celui-ci.
Le trou d'aération 36 prévu dans le tube 34 évite la possibilité d'un siphonnage de liquide hors de l'évapo rateur par le conduit 31 pendant des périodes d'arrêt. La méthode sus-décrite de faire arriver d'abord un liquide à l'admission du méca nisme de compression et ensuite des vapeurs avec une quantité de liquide entraînée pour rendre étanche et lubrifier ce mécanisme est décrite dans le brevet n 103960.
Les vapeurs de réfrigérant retirées de l'évaporateur sont déchargées par la lumière de sortie 15 et projetées contre le plateau 16, où le liquide entraîné est séparé des. vapeurs de réfrigérant. . Le liquide entraîné séparé tombe dans le récipient 17 par dessus le mécanisme de compression, tout excédent de liquide débordant dans la partie inférieure de la chambre de condensation. Le liquide con tenu dans le récipient 17 entoure le compres seur 13 et absorbe la chaleur de compression et cri même temps une quantité de la chaleur produite par le moteur. La chaleur du moteur et du compresseur est suffisante pour éva porer le réfrigérant, en laissant une quantité de liquide dans le récipient 17 qui est sensi blement du lubrifiant.
Ce lûbrifiant est amené par le conduit 19 à la partie supé rieure du compresseur 13 après quoi il coule vers le bas par les différents paliers suppor tant l'arbre 42 à la partie inférieure de la chambre de moteur pour s'échapper ensuite par le trou de drainage 30 et être entraîné par les vapeurs de réfrigérant allant au com presseur.
Les vapeurs de réfrigérant , déchargées par le compresseur aussi bien que les vapeurs dégagées par le chauffage du liquide dans le récipient 17 passent radialement vers l'exté rieur au voisinage du serpentin condenseur 21 qui .absorbe la chaleur d'évaporation; le condensat résultant étant recueilli dans la partie inférieure de la chambre. Le passage du liquide de la chambre de condensation à l'évaporateur, en raison de la pression inférieure régnant dans celui-ci, est réglé au moyen de la sou pape à flotteur 26.
Lors de l'accumulation d'une quantité déterminée de liquide dans la chambre de condensation, la soupape à flot teur se soulève pour permettre au liquide de passer par les conduits 24 et 27 à l'évapo rateur 28 où le réfrigérant contenu dans le liquide est de nouveau vaporisé et le cycle d'opérations se répète.
La vaporisation du réfrigérant dans l'éva porateur 28 absorbe de la chaleur du liquide entourant l'évaporateur, produisant ainsi un refroidissement de la provision de liquide dans la chambre, de refroidissement 29. Ce liquide peut facilement être débité en tout temps en ouvrant le robinet 56. Une petite quantité du liquide froid contenu dans la chambre de refroidissement 29 est amenée à l'aide du conduit 57 à l'extrémité inférieure du ser pentin condenseur 21. En passant par le serpentin condenseur 21, l'eau froide absorbe la chaleur latente des vapeurs de réfrigérant et il s'est montré que la_température acquise par cette eau de condensation dépasse ordi nairement celle de l'atmosphère ambiante.
L'eau chaude est amenée au radiateur 59 ayant une surface d'absorption de chaleur qui réduit sa température sensiblement à celle 'de l'atmosphère avant qu'elle retourne par le conduit 60 à la bouteille 51. Bien qu'on ait décrit l'emploi d'un radiateur pour réduire la température du liquide avant son retour à la bouteille, on pourrait se passer de ce radiateur, car on a trouvé que, dans certaines conditions de travail, la surface de radiation de la bouteille 51 était suffisante pour réduire la température de l'eau sensible ment à celle de l'atmosphère ambiante avant qu'elle entre de nouveau dans la chambre de refroidissement 29.
On remarquera que l'eau quitte la bou teille sensiblement avec la température de l'air ambiant, passe à la chambre de refroidissement 29 dans laquelle sa tempéra ture est réduite, est subséquemment exposée à la chaleur des vapeurs de réfrigérant et chauffée à une température supérieure à celle de l'atmosphère, après quoi sa température est réduite de nouveau à peu près à celle de l'atmosphère par l'emploi d'un radiateur de chaleur ou par radiation à travers les parois de la bouteille.
La disposition de l'évaporateur par rap port au condenseur est telle que le chauffage provenant de la condensation a lieu à un point en dessous de la chambre de refroi dissement, et on obtient par conséquent, une circulation par thermosiphon de l'eau de condensation. La chambre de refroidissement est établie de façon que le serpentin conden- seur soit tout le temps rempli d'eau. Lors du démarrage, la production d'un faible effet de réfrigération seulement rend de l'eau froide disponible pour l'opération de condensation de sorte que la quantité d'eau contenue dans la chambre de réfrigération 20 est très rapide ment refroidie à la température désirée. Cette production rapide d'eau froide est de grand avantage.
Un autre avantage de la construc tion décrite est qu'une congélation de l'eau dans la chambre de réfrigération ne peut pas avoir lieu de sorte qu'on évite ainsi la ilé- cessité d'emploi de mécanismes de réglage de température coûteux pour arrêter et démarrer le moteur.
La forme d'exécution représentée par la fig. 3 est similaire à celle de la fig. 1 sauf que le serpentin condenseur n'est pas placé dans la chambre 12 de façon à entourer le coarpressenr 13 et le moteur 14. Dans cette construction, le moteur et le compresseur sont casés dans une chambre commune 71 dont la surface extérieure est exposée à l'at mosphère. La chaleur du moteur est dissipée en partie par radiation à travers les parois de la chambre 71 et en partie par le liquide contenu dans le récipient 17, d'une manière similaire à celle décrite précédemment.
Les vapeurs déchargées par le compresseur 13 qui ont entraîné une quantité de fluide de travail liquide, sont amenées par ur_ conduit 72 et projetées contre une paroi supérieure 73 de l'enveloppe 71. Le liquide coule vers le bas dans le récipient 17, taudis que les vapeurs de réfrigérant montent par un conduit 74 dans un serpentin condenseur 75. Le serpentin condenseur 75 entoure l'en veloppe cylindrique 11 et est pourvu d'un tuyau de retour 76 pour conduire le condensat à la- chambre à flotteur 25.
L'évacuation du condensat de la chambre à flotteur 25 dans la mesure admise par les mouvements de la soupape à flotteur 26 est effectuée à l'aide d'un conduit 77 qui communique avec l'éva porateur 28. Les vapeurs de réfrigérant pro duites dans l'évaporateur sont ramenées à l'admission du compresseur 13 par un conduit approprié 78. Un tuyau de trop-plein 79 communique avec l'intérieur de l'enveloppe 71 et avec le conduit 76 pour permettre la décharge de tout excédent de lubrifiant qui pourrait s'accumuler dans le récipient 17.
De l'eau de condensation est fournie de la chambre de refroidissement 29 par le moyen d'une soupape spéciale 81 à un seïl- pentin de refroidissement 82. Le serpentin de refroidissement 82 est placé concentriquement à l'intérieur du serpentin de condensation 75 et est pourvu d'une décharge 83 pour ramener l'eau chauffée dans le réservoir 52.
Comme représenté sur la fig. 4, la sou pape à eau 81 comporte une boite 84 ayant une tubulure d'admission 85 et des tubulures de décharge 86 et 87. La tubulure d'admis sion 85 communique avec la chambre de refroidissement 29, tandis que la tubulure de décharge 86 est reliée au serpentin de refroidissement 82. La tubulure de décharge 87 peut servir pour le débit de l'eau du réfrigérateur pour l'employer comme boisson ou pour d'autres buts. Le fonctionnement de la soupape est commandé par un plongeur à main 88 qui est pourvu d'un ressort 89 pour repousser le plongeur à la position représentée qui est sa position normale.
Dans cette posi tion, le plongeur établit une communication entre la tubulure d'admission 85 et la tubu lure de décharge 86, permettant ainsi à l'eau froide de circuler de la chambre de refroi dissement 29 au serpentin de condensation 82. Si l'on veut débiter de l'eau du réfrigé- rateur, on repousse. le plongeur 88 de faon à comprimer le ressort 89. Le mouvement initial de ce plongeur a pour effet qu'une douille 91 solidaire de celui-ci obture un passage conduisant à la tubulure de décharge 86, interrompant ainsi la circulation entre la chambre de refroidissement 29 et le serpentin de condensation 82.
Le mouvement ultérieur du plongeur 88 amène un épaulement. 92 prévu sur lui en contact avec un plateau de soupape 93, normalement maintenu en posi tion fermée par un ressort à compression 94, et écarte ainsi le plateau de soupape 93 de son siège 95. L'eau peut alors couler de la chambre de refroidissement 29 par la tubu lure d'admission 85, par des lumières appro priées 96 prévues dans la douille 91 et par l'espace entre le plateau de soupape 93 et son siège 95 à la tubulure de décharge 87 de la soupape à eau.
Après la cessation de la pression sur le plongeur 88, les ressorts 89 et 94 ramènent la douille 91 et le plateau de soupape 93 dans les positions représentécs, ce qui a pour effet que l'écoulement de l'eau par la tubulure de décharge 87 est suspendu et que la communication entre la chambre de refroidissement et le serpentin de conden sation est rétablie.
On voit par la description des fig. 3 et 4 que cette disposition possède également les avantages des moyens pour la circulation de l'eau de condensation. Dans cette construc tion, l'eau relativement froide est évacuée de la partié inférieure de la chambre de refroi dissement 29, monte par le serpentin de refroi dissement 82 étant chauffée sur son passage vers le haut, et retourne au réservoir 52, après quoi elle peut de nouveau être conduite à la chambre réfrigérante 29 par le passage 55.
Les serpentins de condensation et de refroidissement sont disposés de façon que le serpentin 75 qui contient les vapeurs de ré= frigérant, a sa surface extérieure exposée à la température de l'atmosphère extérieure. La chaleur latente du fluide réfrigérant est par conséquent absorbée en partie par l'eau dans le serpentin de refroidissement 82 et en partie par radiation à l'atmosphère. Les serpentins de refroidissement et de conden sation et la chambre réfrigérante sont dis posés de telle façon les uns par rapport aux autres que la circulation par thermo-siphon- nage nécessaire de l'eau de condensation est effectuée.
Dans l'exemple représenté sur la fig. 3, le réservoir 52 est construit de façon à pou voir- être facilement relié, par un conduit 97, à une source d'alimentation d'eau, telle qu'une canalisation d'eau d'une ville. Une soupape à flotteur 98 est prévue dans le réservoir 52 pour régler l'admission d'eau au réservoir et pour maintenir Peau approxinia.- tivement à un certain niveau, tel que repré senté en 99. Il va de soi, par conséquent, que le réfrigérateur d'eau décrit peut être alimenté non seulement d'eau en bouteilles ou de récipients similaires, mais qu'il peut facilement être relié à toute source d'alimen tation d'eau appropriée.
On comprend par la description qui pré cède que les appareils décrits sont des formes pratiques de réfrigérateur d'eau en particu lier applicables dans des bâtiments commer ciaux et industriels dans lesquels le moteur peut être mis en marche en coïncidence avec le commencement du travail et être arrêté à la fin de la journée. Pour l'emploi de ce réfrigérateur, une quantité d'eau assez impor tante est maintenue à une température dé terminée pendant toute période de temps désirée quelle que puisse être la température du local. L'appareil est facilement transpor- table et peut être mis en marche en reliant simplement le moteur à une douille de lampe disponible.