Machine frigorifique du type à compression. La présente invention a pour objet une machine frigorifique du type à compression, dans laquelle le mécanisme compresseur est complètement enfermé dans une enveloppe étanche.
L'installation du mécanisme compresseur, qui comprend le compresseur proprement dit et son moteur de commande, dans une en veloppe étanche présente de nombreux avan tages en tant qu'on obtient une disposition très compacte, que l'emploi de boîtes à étoupe est rendu.inutile, qu'un fonctionnement tran quille est assuré et que toute fuite de fluide frigorifique est empêchée.
On a également reconnu en général que le refroidissement à l'air est préférable au re froidissement à l'eau, parce qu'il procure un mode plus facile d'installation et de fonction nement de la machine. Cependant, le pro blème de refroidir de façon convenable un mécanisme compresseur complètement ren fermé en plus de la condensation de la quan tité nécessaire de vapeur réfrigérante s'est révélé comme étant très difficile, lorsqu'on veut employer de l'air et non pas de l'eau comme agent absorbant la chaleur.
Pour parer à cette difficulté, l'enveloppe du mécanisme compresseur est pourvue, suivant l'invention, de saillies de radiation de chaleur prévues à la surface extérieure de l'enveloppe, ce moyen de refroidissement facilitant l'instal lation d'une pareille machine et la rendant mieux appropriée aux usages domestiques aux quels elle est principalement destinée.
En outre, il peut être avantageux de su perposer un ventilateur ou une soufflerie à cette enveloppe de façon que l'air puisse cir culer autour de celle-ci et extraire suffisam ment de chaleur afin de condenser la vapeur réfrigérante déchargée par le compresseur aussi bien que d'absorber la chaleur du mé canisme compresseur. De plus, le ventilateur ou la soufflerie peut être disposé de façon que l'air soit déplacé vers le haut sur les pa rois de l'enveloppe ou ce qu'on peut appeler la chambre de condensation de celle-ci, pour être déchargé à sa partie supérieure.
De cette manière, on obtient de l'air d'en dessous de la chambre de condensation qui a une tem- pérature relativement basse et cet air n'entre jamais en contact avec le moteur actionnant le ventilateur jusqu'au moment<B>dit</B> il a passé complètement par dessus la chambre de con densation.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention appliquée à une installation frigori fique domestique est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé dans lequel: La fig. 1 en est partie une vue en élé vation, partie en coupe ; La fig. 2 est une coupe suivant la ligne I1-11 de la fig. 1; La fig. 3 montre, à plus grande échelle, une coupe verticale axiale des mécanismes condenseur et compresseur que comporte la machine frigorifique représentée aux fig.1 et 2 ;
La fig. 4 montre une vue en plan des mécanismes condenseur et compresseur repré sentés à la fig. 3 ; La fig. 5 est partie une vue en élévation, partie en coupe, de l'évaporateur que com porte la machine frigorifique représentée aux fig. 1 et 2, et La fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
On a représenté aux fig. 1 et 2 une ar moire frigorifique 10 ayant une chambre su périeure ou d'accumulation de froid 11 et une chambre inférieure 12. Dans la plupart des machines frigorifiques construites jusqu'à pré sent, cette chambre inférieure 1_ était com plètement occupée par les mécanismes con- denseur et compresseur. Toutefois, les méca nismes condenseur et compresseur de la ma chine représentée sont d'une construction tel lement compacte et sont composés de telle ment peu de parties qu'ils n'occupent qu'une partie relativement petite de cette chambre inférieure.
Cette chambre inférieure est sub divisée en un petit compartiment à mécanis mes 13 et un relativement grand coinparti- nient de provisions 14. Ce dernier comparti ment est de préférence disposé pour recevoir des provisions sèches et la température y régnant est celle de l'atmosphère ambiante. Dans le compartiment 13 sont logés les mé canismes condenseur et compresseur consti tuant un groupe unitaire 15. Une lumière d'admission d'air<B>16</B> est prévue au fond du compartiment à mécanismes et une lumière de sortie d'air 17 est prévue dans la paroi ar rière du compartiment.
Un couvercle amovible 18 est prévu à l'arrière de l'armoire réfrigé rante pour permettre le démontage facile de tout le groupe unitaire 15.
Comme représenté aux fig. 3 et 4, le groupe unitaire 15 comporte une chambre de condensation 20 dans laquelle est disposée une carcasse 30 pour supporter et entourer un compresseur 40 ensemble avec un moteur électrique de commande 19. La carcasse 30 forme ce qu'on peut appeler une enveloppe de moteur 21 et un récipient de lubrification 22. Le moteur 19 comporte un arbre 23 avec une partie creuse 24 et cet arbre est direc tement relié par un accouplement approprié 25 à l'arbre compresseur 26. Les arbres 23 et 26 sont supportés dans un coussinet infé rieur 27, un coussinet intermédiaire 28 et des coussinets supérieurs 29 et 29'. Le coussinet inférieur 27 est logé dans un couvercle amo vible 31 prévu dans la chambre de conden sation 20 pour donner accès au compresseur et au moteur.
Le coussinet intermédiaire 28 est supporté par la carcasse 30, tandis que les coussinets supérieurs 29 et 29' sont montés dans l'enveloppe du compresseur 40.
Le compresseur 40 comporte un orific.e d'admission 32 et un orifice de décharge 33. Un disque collecteur-étal cuir 33' est placé directement au-dessus de l'orifice de décharge 33 et disposé de façon que tout liquide dé chargé par l'orifice 23 soit projeté contre ce disque et ramené dans le récipient de lubri fication 22.
Dans la partie inférieure de la chambre de condensation 20 est prévue une ouverture de décharge 34 pourvu d'un tube 35 s'étendant vers le haut dans la chambre de condensation 20 de façon à maintenir le niveau du réfrigérant condensé autour du moteur 19 à une hauteur déterminée indiquée en 35'. Un conduit d'admission 36 est prévu pour le mécanisme compresseur dans le cou vercle amovible 31. Ce conduit d'admission communique avec la partie creuse 24 de l'arbre moteur 23. Ce dernier comporte, dans sa partie supérieure, un nombre d'ouvertures de décharge 37 qui communiquent par un conduit 38 avec l'orifice d'admission 32 du compresseur.
Le lubrifiant est conduit aux parties mo biles du compresseur 18 par des tubes cou dés 39 et 39' qui communiquent avec la partie inférieure du récipient 22. Le lubrifiant est amené au coussinet intermédiaire 28 par un trou radial 41 partant de la partie creuse 24 de l'arbre moteur qui est en communica tion avec une rainure hélicoïdale 42 de l'arbre moteur s'étendant dans une direction telle que la rotation de l'arbre moteur oblige le lubrifiant à monter vers le haut dans le pa lier 28.
Un collecteur de lubrifiant 43 est prévu sur l'arbre moteur 23 pour recueillir tout lubrifiant qui pourrait s'écouler de l'ex trémité inférieure du coussinet 28. Four la lubrification du coussinet inférieur 27, on n'a point prévu de moyens spéciaux, il n'y a que le conduit d'admission 36 du mécanisme compresseur qui est disposée de façon telle que le fluide qui arrive par elle soit amené à ce coussinet. Tout lubrifiant s'accumulant dans l'enveloppe du moteur 21 est drainé par titi orifice rétréci 44 pour revenir au conduit d'admission 36.
La surface extérieure de la chambre de condensation 20 est munie d'un très grand nombre de nervures de radiation de chaleur 45 avec une chemise 46 qui les entoure de près. La chemise 46 est ouverte à son ex trémité ,inférieure 47 pour l'admission d'air, mais elle est pourvue à son extrémité supé rieure d'un couvercle 48 dans le centre du quel est disposée une ouverture de décharge d'air 50. Dans la partie supérieure de la chambre de condensation 20 est placée une enveloppe 49 dans laquelle est disposé un moteur électrique 51 pour actionner un ven tilateur 52. Dans l'enveloppe 49 est fixé un axe 53 sur lequel est emmanchée une douille 54 reliant le moteur 51 au ventilateur 52.
La partie inférieure de l'enveloppe 49 est établie pour conserver une quantité de lubri fiant à un niveau tel qu'indiqué en 55 et un disque séparateur 56 est interposé entre le bain de lubrifiant de l'enveloppe et le mo teur 51. La douille 54 est supportée par la partie inférieure de l'enveloppe 49 au moyen d'une crapaudine appropriée 57 qui est im mergée dans le bain de lubrifiant. Le lubri fiant est conduit vers le haut à partir de la partie inférieure .de l'enveloppe aux surfaces de coussinets prévues entre la douille 54 et l'axe 53 par une rainure hélicoïdale 59 prévue dans l'alésage de la douille 54. L'axe fixe 53 est percé sur toute sa longueur en 61 pour ramener le lubrifiant par des trous radiale ment disposés 62 à la partie inférieure de l'enveloppe 49.
Le ventilateur 52 est disposé pour évacuer l'air par l'ouverture de décharge d'air 50 et le décharger dans une enveloppe 62 ayant une décharge tangentielle 63 comme représenté à la fig. 4. Cette décharge tangen tielle est disposée dans l'armoire frigorifique 10 de façon à communiquer avec la lumière de sortie d'air 17 prévue dans celle-ci.
II résulte de ce qui précède que les mé canismes condenseur et compresseur de la machine frigorifique sont arrangés de façon très compacte et symétrique par le fait que les deux moteurs de commande aussi bien que le compresseur et le ventilateur sont dis posés coaxialement et en bout. Cette dispo sition procure ainsi une construction ayant titi nombre minimum de parties mobiles et dont le prix de fabrication est relativement bas.
Comme représenté aux fig. 1 et 2, l'ou verture de décharge 34 de la chambre de condensation 20 communique par un conduit 64 avec un évaporateur 65 prévu dans la chambre d'accumulation de froid 11. Une soupape à flotteur 66 est prévue dans le con duit 64 pour régler l'écoulement du liquide dans ladite chambre. Comme représenté aux fig. 5 et 6, l'évaporateur 65 comprend une chambre d'expansion 67 et une chambre 68 contenant du liquide non congelable, tel que de l'alcool et de l'eau. Dans la chambre 68 est ménagée une cavité 69 dans laquelle sont logés des moules 71 dans lesquels on peut faire de la glace.
Un dôme ou réservoir de dilatation 72 superposé à la chambre d'ex pansion 67 communique avec la chambre d'expansion et contient du liquide de travail jusqu'au niveau indiqué en 73. Un conduit de décharge 74 est prévu dans le dôme 72, ce conduit se prolongeant par un conduit 75 s'étendant dans le dôme 72. L'ouverture in térieure de ce conduit est disposée au-dessous du niveau de liquide 73. Une douille inté rieure 76 entourant le conduit 75 présente des orifices d'admission de vapeur 77 dans sa partie supérieure, la partie située au-des sous du niveau de liquide 73 étant étanche à l'exception d'une petite ouverture 78.
Une douille extérieure 79 entoure la douille 76 et est tiuverte à soir extrémité supérieure 81 pour l'admission de vapeur et à soir extrémité inférieure 82 pour l'admission de liquide. Des tamis ou crépines 83 couvrent les parties d'admission de liquide et de vapeur 81 et 82. Comme représenté aux fig. 1 et 2, le conduit de décharge 74 du dôme de dilatation 72 communique par un tuyau 84 avec le con duit d'admission 36 prévu dans la partie in férieure de la chambre de condensation.
Le fonctionnement de la machine sus-dé- crite est le suivant Supposons que la machine frigorifique soit en marche, le liquide de travail remplira alors entièrement la chambre d'expansion 67 de l'évaporateur et le dôme de dilatation 72 jusqu'au niveau indiqué en 73. Le liquide remplit également complètement le récipient 22 aussi bien que la chambre de condensa tion 20 jusqu'au niveau indiqué en 35', tan dis qu'une quantité de liquide est contenue dans la boite de la soupape à flotteur 66.
Le liquide de travail qu'on emploie de pré férence consiste en un réfrigérant et un lu brifiant qui forment ensemble un mélange qui ne petit être séparé en ses constituants que par évaporation et dont on a amplement traité par exemple dans le brevet suisse n 103960.
Le compresseur 18 maintient une pression suffisamment basse dans la chambre d'expan sion 67 de ]''évaporateur pour amorcer la va porisation du liquide de travail 3T contenu. Dans l'opération d'évaporation, de la chaleur est absorbée de la chambre d'accumulation de froid 11 de l'armoire frigorifique 10 et du liquide non congelable contenu dans la cham bre 68.
Comme la plupart des machines fri gorifiques domestiques ne travaillent que par intermittence en dépendance de la température régnant dans l'armoire frigorifique, l'évapo- teur de la forme d'exécution représentée pos sède bien des avantages en ce sens que la chaleur est absorbée directement de l'intérieur de ]''armoire frigorifique par les parois exté rieures de la chambre d'expansion, tandis que les moules à glace 71 sont entourés par une chambre contenant une quantité sensible de liquide non congelable.
Cette disposition per met de conduire la chaleur directement de l'armoire frigorifique à la chambre d'expan sion et elle empêche également une fusion de la glace pendant les périodes d'arrêt de la machine à cause de la capacité d'accumula tion de froid relativement grande de la chambre 68. Autrement dit, la chambre ré frigérante est refroidie par la méthode d'ex pansion directe. tandis que la glace est formée par la méthode indirecte, ce qui présente un travail idéal.
Suivant les fig. 5 et fi, la vapeur produite dans la chambre d'expansion 6 7 s'élève vers le haut par le liquide et entre dans la partie supérieure du dôme ou réservoir 72. Le ré servoir 72 est disposé au-dessus de la chambre d'expansion et contient une quantité sensible de liquide de travail de façon à assurer que la chambre d'expansion soit complètement remplie de liquide cri tout temps. Une dila tation du liquide par suite de l'opération de chauffage est complètement absorbée dans la chambre d'expansion, tandis que l'écume ainsi produite se sépare dans la partie supérieure du réservoir de dilatation<B>72.</B> La chambre d'expansion contient par conséquent toujours une certaine quantité de liquide.
Le dôme de dilatation empêche en outre que des parties du liquide soient emportées par le conduit de décharge 74 au compresseur.
La vapeur accumulée dans la partie su périeure du dôme de dilatation 72 est en traînée par la crépine 83 et par les orifices d'admission 81 et 77 des douilles extérieure et intérieure 79 et 76, respectivement, à l'in térieur de la douille intérieure 76. Dans cette douille, la vapeur passe vers le bas à l'ou verture d'entrée du conduit de décharge 75 et passe ensuite au conduit de décharge 74. Pendant le passage de vapeur, il y a un en traînement constant et uniforme de liquide de travail dans la vapeur dans la mesure admise par l'écoulement du liquide par l'ouverture 78.
Comme il a été mentionné ci-dessus, on emploie de préférence un liquide de travail composé d'un réfrigérant et d'un lubrifiant qui forment ensemble un mélange physique, une circulation constante de ce liquide par l'éva poration étant maintenue par suite de cette opération d'entraînement. Ce mouvement d'en traînement accomplit deux fonctions en ce sens qu'il empêche une ségrégation du lubri fiant dans l'évaporateur et que le liquide en- traîn# lubrifie le mécanisme compresseur sur son passage par celui-ci et le rend étanche. Cette méthode d'entraîner un liquide de tra vail dans la vapeur réfrigérante passant au compresseur est d'ailleurs décrite dans le brevet suisse n 103960.
La vapeur réfrigérante avec la quantité de liquide de travail qu'elle entraîne est amenée par le tuyau 84 (fig. 1 et 2) dans la chambre de condensation en y entrant par le conduit d'admission 36 (fig. 3). Ensuite, elle est entraînée vers le haut par la partie creuse 24 de l'arbre moteur 23 et passe par les ouvertures 37 dans le passage 38 condui sant à la lumière d'admission ou d'aspiration 32 du compresseur: En entrant dans la partie creuse 24 de l'arbre moteur 23, le liquide entraîné dans la vapeur sert à lubrifier le coussinet inférieur 27.
La vapeur réfrigérante est déchargée du compresseur 40 par la lumière de décharge 33 à une pression plus élevée et projetée contre le disque étaleur 33'. Par suite de cette action, le liquide con tenu dans la vapeur se sépare de celle-ci et tombe vers le bas dans le récipient à lubri fiant, 22. Le liquide dans le récipient 22 en toure le compresseur 17 et absorbe la chaleur produite par celui-ci, la chaleur ainsi absorbée étant suffisante pour évaporer la composante réfrigérante du liquide de travail en laissant une quantité de liquide dans le récipient qui est sensiblement du lubrifiant.
Autrement dit, on obtient de cette manière une opération de distillation pour produire un fluide lubrifiant, laquelle opération de distillation absorbe la chaleur engendrée par le mécanisme com presseur aussi bien qu'une partie de la cha leur produite par le moteur.
Le fluide lubrifiant s'accumulant dans le récipient 22 est conduit par les tubes coudés 39 et 39' aux étages respectifs du compres seur pour lubrifier celui-ci et le rendre étanche. L'écoulement du lubrifiant par ces tubes est provoqué par la différence de pression régnant entre la chambre de condensation et l'intérieur des étages respectifs du compresseur. Le lu brifiant pénètre par les différents jeux entre les parties de travail du compresseur et re-. tourne finalement dans la partie inférieure du récipient 22.
Ce lubrifiant n'a qu'une très petite ten dance à couler vers le bas au coussinet in termédiaire 28 parce que à peu près la même pression règne dans l'enveloppe de moteur 21 et dans le conduit d'aspiration 38. Afin d'as surer toutefois une parfaite lubrification du coussinet intermédiaire 28, on a prévu le trou 41 qui est disposé à l'extrémité inférieure du coussinet et qui emprunte, par suite de la force centrifuge, une partie du liquide entraîné dans la vapeur passant par le compresseur. Ce liquide est conduit vers le haut par la rainure hélicoïdale 42 et traverse le coussinet, après quoi il est de nouveau entraîné dans la vapeur réfrigérante passant au compres seur.
Pendant des périodes d'arrêt de la ma chine, il peut se produire des pertes ou fuites d'huile ou lubrifiant du récipient 22 par les jeux entre les parties de travail du compres= leur et cette huile peut s'écouler vers le bas dans le palier intermédiaire 28. Cette huile est empêchée de tomber sur le moteur par le collecteur 43. Après une accumulation suffisante de fluide lubrifiant dans le collec teur 43, ce fluide s'écoule par le trou 41 dans la partie creuse 24 de l'arbre moteur et passe vers le bas et entre dans le coussinet infé rieur 27 et le conduit d'admission 36.
Si la période d'arrêt est de durée suffisante, le fluide lubrifiant finit par remplir le conduit d'admission 36, après quoi il s'accumule dans la partie inférieure de l'enveloppe de moteur 21, l'enveloppe de moteur 21 étant agencée pour retenir, en dessous du moteur, tout le lubrifiant contenu auparavant dans le réci pient 22. Lorsque la machine est remise en marche, le liquide contenu dans le conduit d'admission 36 est d'abord aspiré par le com presseur et sert à le rendre étanche. Ensuite il y a une fuite très lente du lubrifiant con tenu dans l'enveloppe de moteur 21 par l'ori fice étroit 44 au conduit d'admission 36 jus qu'à ce que tout le fluide lubrifiant soit re tourné dans le récipient 22.
La vapeur réfrigérante déchargée par le compresseur ensemble avec la vapeur réfri gérante produite dans l'opération de distilla tion ayant lieu dans le récipient 22 est re cueillie dans la chambre de condensation 20. La rotation du ventilateur 52 provoque un courant d'air constant qui passe par l'ouver ture 16 dans le fond de l'armoire frigorifique vers le haut par-dessus les parois circulaires aussi bien que la paroi de dessus de la cham bre de condensation. De cette manière on obtient de l'air relativement froid et les avan tages bien connus du principe à contre-cou rant. La chaleur est éliminée de la vapeur réfrigérante dans la chambre de condensation et le condensat ainsi produit s'accumule dans la partie inférieure de la chambre.
L'air ayant passé sur les parois de la chambre de con densation est amené en contact avec le mo teur 51 pour absorber la chaleur produite par la marche de celui-ci. L'air chaud est aspiré par l'ouverture de décharge 50 et est dé chargé tangentiellement par la décharge 63 à travers la sortie d'air 17 de la paroi ar rière de l'armoire frigorifique.
En plus du grand nombre de nervures de radiation de chaleur, on a prévu une chemise entourant ces nervures de radiation de façon que la chaleur soit dissipée dans l'air non seulement par les nervures, mais également par la chemise. Autrement dit, la chemise sert non seulement à diriger l'air le long de la paroi de la chambre de condensation, mais augmente aussi le pouvoir de refroidissement des nervures. Ce résultat est très désirable parce qu'il détermine des pressions de con densation plus basses et par conséquent une consommation de courant réduite.
Après une accumulation suffisante de réfrigérant condensé dans la partie inférieure de la chambre de condensation '20, ce conden- sat entre au conduit de décharge 35 et est amené par le conduit 64 à l'évaporateur. Après une accumulation suffisante de liquide dans la boîte de la soupape à flotteur 66, la soupape à flotteur agit pour laisser passer le liquide dans l'évaporateur d'une manière bien connue. Tout excédent de liquide lubri fiant qui puisse s'accumuler dans le réci pient 22 déborde dans la chambre de conden sation et passe à l'évaporateur avec le ré frigérant condensé.
La quantité de condensat entourant l'enveloppe de moteur contribue à l'absorption de la chaleur produite par le moteur.
Comme représenté à la fig. 3, l'enveloppe 99 du moteur de ventilateur 51 contient une quantité sensible de lubrifiant. Ce lubrifiant est amené vers le haut entre l'axe 53 et la douille 54 par la rainure hélicoïdale 59. Après avoir atteint la partie supérieure de l'axe 53, il retourne à la partie inférieure de l'enveloppe par l'axe creux et par les trous radiaux 62.
La crapaudine 57 étant immergée dans le lubrifiant contenu dans l'enveloppe 49, une parfaite lubrification de tous les cous sinets associés au moteur du ventilateur est assurée. La lubrification du moteur du ventilateur aussi bien que du mécanisme compresseur dans la chambre de condensa- tion est automatique et est établie de façon qu'elle ait lieu efficacement et sûrement pour de longues périodes de marche sans surveil lance spéciale.