Procédé et appareil de réfrigération. La présente invention concerne un procédé de réfrigération, dans lequel un liquide est vaporisé et on la. vapeur de ce liquide est ad sorbée dans un adsorbant poreux, solide, et un appareil pour l'exécution de ce procédé.
Selon ce procédé on vaporise un liquide en l'absence de gaz permanents, la vapeur it-ant adsorbée par une matière poreuse, on active l'adsorbant en libérant la vapeur ad sorbée, condense la vapeur libérée, et ramène le condensat à l'endroit d'évaporation.
L'appareil pour la mise en oeruvre de ce procédé est caractérisé par la combinaison d'un évaporateur, d'un adsorbeur en commu nication avec celui-ci et chargé d'une ma tière adsorbante poreuse solide, d'un dispo sitif pour activer la matière adsorbante, d'un condenseur en communication, d'une part, avec l'adsorbeur et, d'autre part, avec l'évaporateur pour le retour du condensat, et d'un moyen ne comportant pas de commande mécanique et permettant l'échappement des gaz permanents pendant l'activation.
Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple, différentes formes d'exécution de l'appareil pour la. mise en ceuvre du procédé. Fig. 1 est un schéma d'un appareil plus particulièrement étudié pour les installations de moindre importance, telles que celles des tinées aux usages domestiques; Fig. 2 est un schéma .d'un appareil étudié pour des installations plus importantes; Fig. 3 est une élévation en coupe suivant 3-3, fi-. 2; Fig. 4 représente, quelque peu schémati quement, un distributeur de gaz et les moyens pour le faire actionner par des valves à. va peur;
Fig. 5 est un plan du mécanisme repré senté à la. fig. 4; Fig. 6 est une élévation, pour la majeure partie en coupe, d'une valve à. gaz et d'un dispositif la. commandant; Fig. 7 est un détail, en élévation en coupe, d'une partie de ce dispositif .de com mande; Fig. 8 est une coupe horizontale suivant 8-8, fig. 6; Fig. 9 est une élévation en coupe du dis tributeur suivant 9-9, fig. 5; Fig. 10 une élévation en coupe suivant l0-10, fig. 9;
Fig. Il est une élévation en coupe d'une valve contrôlant le retour de vapeur con densée à l'évaporateur, Fig. 12 une élévation en coupe d'une valve contrôlant le flux de vapeur de l'un des évaporateurs; Fig. 13 est un schéma partiel représentant un moyen modifié de contrôler l'activation; Fig. 14 est une élévation, partie en coupe, représentant la construction d'une unité ou élément d'adsorbeur; Fig. 15 est un plan de l'évaporateur tu bulaire;
Fig. 16 est une élévation représentant une disposition dans laquelle la valve con trôlant le flux venant de l'évaporateur tu bulaire est supprimée, et Fig. 17 est une élévation schématique d'une modification.
La forme d'exécution d'appareil repré sentée à la fig. 1 comprend un évaporateur E, destiné à. contenir le liquide destiné à être soumis @à la vaporisation, un ad- sorbeur A, en communication avec cet évaporateur et chargé d'une matière ad- sorbante poreuse, solide, telle que le si- licagel, et un condenseur Ç destiné à con- -denser la vapeur libérée de la matière ad- sorbante et à la ramener à l'évaporateur.
L'évaporateur peut être construit d'une manière quelconque convenable pour présen ter une surface aussi grande que possible. Dans la disposition représentée, il comprend une série -de collecteurs superposés 20, 21, 22 et 23. Comme cela est représenté à la fig. 15, chacun de ces collecteurs comprend une nourrice 24 et une série de tubes 25 dont chacun est fermé à un bout et est soudé par l'autre à la nourrice. Chaque nourrice pré sente, à l'une de ses extrémités, une partie in clinée 26 reliée à une colonne montante 27. La vapeur vaporisée du liquide dans des col lecteurs passe, à travers les parties inclinées -126, à la colonne montante 27.
Comme ce sera expliqué plus loin, le liquide est fourni au collecteur supérieur et déborde, par un tube 28, dans le second collecteur. De même, cha cun des collecteurs est pourvu d'un tube de trop-plein 28 pour alimenter le collecteur si tué immédiatement plus bas. Les extrémités supérieures des tubes 28 se prolongent dans les nourrices 24, de sorte que du liquide ne peut pas déborder avant de s'être accumulé au point d'atteindre le niveau déterminé par les extrémités supérieures des tubes 28.
On notera que cet évaporateur présente une grande surface extérieure, de sorte qu'il est sensible à des changements de température dans la. chambre réfrigérante. Ii tient aussi le liquide .de telle manière qu'une grande sur face est assurée pour la vaporisation. Ceci tend également à rendre l'évaporateur capa ble de répondre rapidement à .des change ments -de température dans la chambre ré frigérante.
Si l'on désire prévoir un moyen de faire clé la glace, on peut alors prévoir un évapo rateur supplémentaire 29 qui, comme cela est représenté, peut affecter la forme d'une bâ che, ou réservoir présentant dans son dessus des dépressions 30 pour recevoir .des formes contenant l'eau à congeler. La vapeur déga gée du liquide dans la bâche 29 sort par les tuyaux 31 et 32 aboutissant à. une colonne montante 33. La bâche 29 peut être alimentée en liquide par le collecteur inférieur, au moyen d'un tuyau de trop-plein 34 sembla ble aux tuyaux de trop-plein 28.
On emploiera de préférence, avec la dis position qui vient d'être décrite, de l'eau dans l'évaporateur supérieur et. une saumure dans l'évaporateur 29. On pourrait aussi employer deux saumures -de concentration différente, en établissant l'évaporateur supérieur de telle façon que du sel ne puisse passer d'un élément dans le suivant. Dans ce but, on pourrait munir l'évaporateur E de disposi tifs arrêtant l'arrivée de liquide conden= dans un élément dès que le niveau y atteint une certaine hauteur, et forçant alors le li quide qui arrive<B>à</B> se -déverser dans l'élément suivant. Dans ce qui suit, on a supposé l'ap pareil muni d'une telle disposition.
La vapeur sortant de l'évaporateur est conduite à. l'adsorbeur. A cet effet, les co lonnes montantes 27 et 33 communiquent avec une conduite 35, aboutissant à. l'adsor- beur. Pour faire de la glace dans l'évapora teur congélateur, la. température de la sau mure dans celui-ci doit être de 8 à. 12 C -dessous de zéro, température qui est plus <B>.</B> iiu basse que celle de la saumure ou de l'eau dans l'évaporateur supérieur.
Pour obtenir c e résultat, au commencement d'un cycle d'ad sorption, la communication entre l'évapora teur- supérieur et l'adsorbeur est interrompue ,jusqu'à. ce que la température de la saumure dans l'évaporateur inférieur ait descendu à une température .déterminée (par exemple 8 à 12 C au-dessous de zéro). La colonne montante 27 est ensuite mise en com munication avec- l'adsorbeur et y reste jus qu'à la fin du cycle d'adsorption. Ceci peut être effectué par une valve 36 com mandée par un thermostat possédant un élé ment 37, sensible à la. température. Comme c'est représenté, cet élément est disposé dans la bâche de congélation.
L'une des formes d'exécution de la valve 36 est représentée en détail à la fig. 12. Elle comprend un corps 38 présentant une tubu lure d'admission 39, à laquelle la colonne montante 2 7 est reliée, et une tubulure de sortie 40, à laquelle la conduite 35 est reliée. A l'intérieur du corps 38 se trouve un siège 41 avec lequel coopère la soupape 42. La soupape 42 est rapprochée .et écartée du siège 41 pour commander le flux de vapeur venant de l'évaporateur. A cet effet, cette soupape est portée par le fond mobile ou diaphragme, d'un tube à soufflet 43, en mé tal, qui, par son extrémité opposée à la. sou pape, est assujetti au corps 38.
Dans la. dis position représentée ceci est effectué en assu jettissant l'extrémité du soufflet à une colle rette 44 formée sur un tube 45 qui passe à travers le fond amovible 46 dudit corps. Ce tube présente un petit diamètre intérieur et l'extrémité du tube 47, s'étendant jusqu'à l'élément 37, sensible à la. température est as- sujettie dedans par soudage. Le joint entre la collerette 44 et le fond 46 doit être ab solument hermétique; aussi le tube 45 est-il soudé en 48 au fond 46. Pour soulager l'effort s'exerçant sur cette soudure, l'extré mité du tube 45 est filetée et un écrou 49, qui est vissé dessus, porte contre un manchon 50 lequel, à son tour, est forcé contre le fond 46.
De cette façon, en vissant l'écrou 49, on serre le fond 46 entre la collerette 44 et le manchon 50.
Le thermostat comprenant l'élément 37, le tube 47 et le tube à soufflet 43, est rem pli d'un liquide convenable qui dilatera le soufflet lorsque la température s'élève. Ainsi lorsque la. température de la saumure dans l'évaporateur congélateur 29 est supérieure à une valeur déterminée, la soupape 42 est te nue contre son siège et il n'est pas vaporisé de vapeur de l'évaporateur supérieur.
D'un autre côté, l'évaporateur congélateur est en communication directe avec la conduite 35 au moyen de la colonne montante 33, "de sorte que clé la vapeur en est vaporisée ce qui fait que la température de la saumure qui s'y trouve est rapidement réduite. Lorsque cette tempé rature a été abaissée à la valeur déterminée, la soupape 42 s'ouvre et met ainsi l'évapo- rateur supérieur en communication avec la conduite 35. Cette soupape reste ouverte du rant le restant du cycle d'adsorption.
La conduite 35 aboutit à une boîte à sou pape 51 communiquant, à. son tour, avec la nourrice 52 de l'adsorbeur. Dans la forme d'exécution d'adsorbeur représentée ici plu sieurs tubes 5'3, clos à leurs extrémités in férieures, sont soudés à la nourrice 52. LTn tamis tubulaire 54 (fig. 14) est assujetti dans chaque tube, sur toute la longueur du quel il s'étend, et se prolonge dans la nour rice. Les espaces annulaires existant entre les tamis et les surfaces internes .des tube sont remplis de silicagel ou autre adsorbant convenable.
Naturellement, on peut faire usage d'autant de ces adsorbeurs que cela est nécessaire pour donner la réfrigération re quise. Pour les plus petites unités une seule section suffit. Ce collecteur d'adsorbeur est entouré par une enveloppe calorifuge 55 .dont l'extrémité supérieure 56 est en forme d'en tonnoir et pourvue d'un registre 57 qui com mande la communication avec l'atmosphère. On peut faire. usage de tout moyen conve nable pour activer la matière adsorbante.
Dans la forme d'exécution d'appareil repré sentée, un brûleur à gaz 58 est disposé à l'extrémité inférieure de l'enveloppe 55 et sous l'unité d'adsorbeur tubulaire, une ou verture 59 -étant prévue pour l'admission d'air.
Un avantage de cette disposition verti cale .de tubes d'adsorbeur à l'intérieur de l'enveloppe est qu'on obtient ainsi un effet -de cheminée qui assure une bonne distribu tion du milieu chauffant autour -des tubes et sur toute la longueur de ceux-ci, pendant l'activation de la matière adsorbante, et qui provoque également la: formation d'un cou rant d'air ascendant à travers l'enveloppe de manière à refroidir la matière adsorbante après l'activation et durant le cycle d'ad sorption.
Une soupape 60, disposée à l'intérieur de la boîte 51 régit la communication entre l'adsorbeur et l'évaporateur. Normalement, cette soupape est ouverte; mais, pendant l'ac tivation de la matière adsorbante, elle est fer mée automatiquement. A cet effet, l'extrémité inférieure de la tige 61 -de la soupape repose sur un tube à soufflet 62 du type déjà décrit.
L'intérieur de ce soufflet est en communica tion, par un tube 63, avec un élément 64, sensible à la. température, adjacent aux tubes de l'adsorbeur. Normalement, la tempéra ture de l'adsorbeur est relativement basse et le soufflet 62 est par conséquent contracté, le ressort 65 tenant la soupape ouverte.
Dès que le moyen -de chauffage est mis en action pour activer la matière adsorbante, l'élément 64 est affecté, dilate le soufflet 62 et ferme la. soupape 60 en interrompant par cela même la communication entre l'évaporateur et l'ad- sorbeur. Cette soupape restera fermée jus qu'à ce que la température dans l'adsorbeur, tombe suffisamment pour -permettre la con traction du soufflet 62; alors la soupape s'ouvre, aidée en cela par le ressort 65.
Durant l'activation de la matière adsor- bante, la vapeur libérée est déchargée dans la boîte à soupape 51 qui, au-dessous de la soupape 60, communique avec un condenseur. Dans la disposition représentée, la vapeur passe de la boîte à. soupape 51 par un court tube 66 dans une chambre 67 d'un récipient 68 qui est divisé en deux compartiments par une cloison horizontale 69. La chambre, ou compartiment, inférieure est partiellement remplie d'un liquide comme le mercure et un tube 70 -descend de la cloison 69 de façon que son extrémité inférieure plonge dans le mercure. Au-dessus de la surface du mercure et au-dessous de la cloison 69, cette chambre est en communication, au moyen d'un tube 71, avec un autre petit récipient 72.
Lorsque la pression de la vapeur libérée de l'adsorbeur augmente légèrement, cette va- . peur descend de la chambre 67 par le tube 70 et barbote à travers le mercure puis passe, par le tube 71, .dans le récipient 72. Le récipient. 6-8 avec la cloison 69, le tube 70 et le mercure, constitue ainsi une sorte de cla pet clé retenue, qui empêche la vapeur de pas ser directement au condenseur pendant que l'a-dsorbeur adsorbe. La chambre 67 .est de dimension suffisante pour tenir tout le mer cure, de sorte que s'il arrive quoique ce soit qui refoule le mercure, à. travers le tube 70, dans cette chambre, le mercure ne débordera dans aucune autre partie de l'appareil.
Le récipient 72 contient un élément sensible à la température 73 dans un but qui va être expliqué. Le condenseur relié au récipient 72 est en deux parties, de façon qu'une partie de la vapeur soit condensée 'sous une pression inférieure à la pression atmosphérique et le restant, à la pression atmosphérique. Il va sans dire que l'évaporateur, l'adsorbeur et les parties déjà décrites sont soumises à un vide et ne contiennent pas de gaz perma nents. Si des gaz - permanents quelconques rentrent dans le système, la rapidité avec la quelle la matière adsorbante adsorbera les va peurs est diminuée- Même la plus légère quantité de gaz permanents affectera nota blement la vitesse d'adsorption.
Le premier étage du condenseur est re présente en 7.1 et est relié par un bout au récipient 72 et, par l'autre, à un petit réser voir à produit de condensation, 75. Cet étage du condenseur est soumis à un vide.
Le second étage du condenseur est repré senté en 76. La vapeur condensée se rassem ble dans un réservoir 7 7 communiquant avec l'atmosphère par une ouverture 78. L'étage 76 du condenseur est par conséquent à, la pression atmosphérique.
Les deux étages du condenseur sont re liés de telle sorte que, quand la pression de la vapeur en cours .de condensation dans le premier étage s'élève au point d'excéder lé gèrement la pression atmosphérique, cette va peur se décharge dans le second étage. Dans la<B>,</B> disposition représentée,. un clapet de rete nue à mercure est employé pour relier les deux étages. Il comprend un récipient clos 79 contenant du mercure 79a et relié au ré servoir 75 par un tuyau vertical 80 de lon gueur telle que la différence de niveau en tre le mercure qui se trouve dans le récipient 79 et celui qui se trouve dans le réservoir 75 soit d'environ 760 millimètres.
Le se cond étage, <B>76,</B> du condenseur communique avec le récipient 79 par le trou 81. L'extré mité inférieure du tube 80 plonge dans le mercure 79a. Le récipient 79 est un peu plus grand qu'il n'est nécessaire pour contenir tout le mercure, de sorte qu'il ne faut qu'un léger accroissement au-dessus .de la pression atmos phérique pour refouler le liquide du premier étage au second. Lorsque, durant l'activa tion, la pression dans le premier étage . du condenseur s'établit, ce mercure est refoulé par le tube 80 clans le récipient 79 et fina lement, lorsque la pression dans le premier étage excède celle régnant clans le second, la.
vapeur et le produit de condensation seront déchargés .de l'extrémité inférieure du tube 80 et s'élèveront en barbotant à travers le mercure 79a pour passer ensuite par le tube 81 dans le second étage 76 du condenseur. Le premier étage du condenseur est étudié pour ne condenser qu'une partie seulement de la vapeur libérée, de sorte que, graduellement, la pression. de la vapeur dans ce premier étage augmentera jusqu'à devenir suffisante pour produire la décharge dans le second étage.
Si toute la vapeur libérée était condensée à la pression atmosphérique, il serait néces saire de chauffer toute la masse .d'adsorbant à la température correspondant à cette pres sion avant qu'aucune vapeur soit déchargée dans le condenseur. Avec la méthode à deux étages, de la vapeur commence à être libé rée et condensée presque aussitôt après l'al lumage du brûleur. Au moment où la pres sion .dans le premier étage a atteint la pres sion atmosphérique, une partie considérable de la vapeur a été libérée de l'adsorbant. En d'autres termes, la méthode à deux étages permet de libérer et de condenser une par tie considérable de la vapeur adsorbée avant qu'aucune vapeur soit libérée et condensée par le condenseur simple à, la pression at mosphérique.
Par conséquent, la méthode à deux étages réduit grandement la période de temps requise pour l'activation.
Le réservoir 77, dans lequel se rassemble le produit de la. condensation, est relié par un tuyau 82 au collecteur supérieur de l'é vaporateur, -de sorte que le produit de con densation est ramené à l'évaporateur par ce tuyau. Un dispositif refroidisseur 82a .est intercalé dans le conduit 82. Le retour de la vapeur condensée à l'évaporateur est régi par une valve 83 dont une disposition, représen tée .à. la fig. 11, comprend un corps 84, pourvu d'une tubulure d'admission à laquelle est relié le tuyau 82 .et d'une tubulure de sortie 85 reliée à l'évaporateur.
Le passage du fluide, de l'entrée à la sortie, est commandé par une soupape 86 qui coopère avec un siège 87 et qui est portée par le fond d'un tube à soufflet 88, de la. même construction que celui décrit ci-dessus à propos de la valve 36 et assujetti au corps 84 de la même manière. Un élément sensible à, la température, 89, situé clans l'é vaporateur, est relié par un tube 90 avec le soufflet 88. Lorsque la températurë du 1i- quide .dans l'évaporateur s'élève, le soufflet 88 est dilaté, ce qui ouvre la soupape 86 et permet . le retour de la vapeur condensée à l'évaporateur.
Comme l'évaporateur est. sou mis * à un vide et que le réservoir 7 7 est à la pression atmosphérique, ce retour se fait sans difficulté.
La mise en route et l'arrêt de l'activation de la; matière adsorbante sont effectués au tomatiquement. Un tuyau d'amenée de gaz ou de combustible 91 est relié à une valve 92 dont l'orifice de sortie est relié, au moyen du tuyau 93, au brûleur 58, disposé sous l'adsarbeur. Cette valve est normalement fer- mêe,, mais un moyen est prévu pour l'ouvrir lorsque la quantité .de vapeur condensée dans le réservoir 77 est suffisamment réduite.
Comme la -décharge de produit .de condensa tion du réservoir 77 à l'évaporateur est com mandée par la valve 88, fonctionnant à son tour sous l'influence de la température de 'la saumure, on voit que la valve à combustible 92 est ainsi commandée indirectement par la température de cette saumure.
Une des formes d'exécution de la valve 92 et du dispositif qui l'actionne est repré- sentée.en détail aux fig. 6, 7 et 8. La valve proprement dite comprend un corps 94 divisé en deux compartiments 95 et 96 au moyen d'une cloison 97. Le tuyau d'amenée 91 com munique avec le compartiment 96 et le tuyau de départ 93, avec le compartiment 95. Dans la cloison 97, il existe une ouverture 98, qui, dans la forme d'exécution représentée, est ob turée par une bille 99. Normalement cette bille est assise dans l'ouverture et ferme celle-ci.
Pour l'écarter de son siège et four= nir ainsi du combustible au brûleur 58 lors que la quantité de produit de condensation dans le réservoir 77 est suffisamment ré duite, il est prévu dans ce réservoir un flot tE:ur 100 portant une tige 101 qui s'élève ver ticalement à l'extérieur dudit réservoir et est pourvue, à son extrémité inférieure, d'un guide cannelé 102 glissant dans le passage de sortie 103. Ce passage est fermé par la soupape conique l0'4 lorsque le flotteur tombe suffisamment pour permettre à la sou- pape de s'appliquer sur son siège. A son ex trémité supérieure le réservoir 77 est pourvu d'un prolongement tubulaire 105 auquel est soudée une collerette horizontale 106 sup portant la valve 92.
En ce point, la tige 101 est guidée verticalement par un manchon 107 porté par une collerette 108 pincée entre la collerette 106 et une collerette ou bride 109 formée sur l'extrémité inférieure d'une cage tubulaire verticale 110. C'est dans la collerette 108 qu'est prévue l'ouverture 78 dont il a été question ci-dessus. Une partie de la cage 110 est découpée en 111, pour le moyen qui, reliant la soupape et la tige de flotteur, actionne cette soupape. Un collier 112, fixé par une vis de serrage sur la tige 101 porte une vis réglable 118, dont l'extré mité est disposée pour faire contact avec un levier 114 rigidement assujetti à un court arbre 115 s'étendant dans le.compartiment 96 du corps de valve 94.
A l'arbre 115 est assujetti, ù. l'intérieur .de ce corps, un bras pendant 116 qui, à son tour, est en prise, près de son extrémité libre, avec un levier 117. Ce levier<B>117</B> à son tour est en prise près de son extrémité libre avec un levier coudé 118 qui pivote en 119 et dont l'extré mité libre est en prise avec la bille 99. -De cette façon, lorsque le levier 114 est ac tionné, le mouvement transmis à la soupape 99 est grandement amplifié. En d'autres ter mes, un très léger mouvement -du levier 114 écarte de son siège la soupape 99. Le levier 114 est fait- en deux parties articulées en semble en 120 et maintenues en alignement par un ressort 121.
Avec cette construction, si le mouvement du flatteur est si grand qu'il force le levier 118 contre la cloison 97, le levier 114 peut céder. Les organes action nant la valve sont tenus dans la: position représentée à la fig. 6 parle ressort à bou din 122 (fig. 8) monté sur l'arbre 115.
Cette construction offre un moyen d'ou vrir la valve - brusquement au lieu de gra duellement. Un moyen est. également prévu pour tenir la valve ouverte jusqu'à ce que sensiblement toute la vapeur ait été libérée de la matière adsorbante. On voit que du 1i- quille s'accumulera graduellement dans le ré servoir 77 pendant l'activation de la matière adsorbante et" que ceci soulèverait le flot teur et ferait fermer la valve avant que toute la vapeur ait été libérée de la. matière adsorbante.
Pour empêcher cela, la cage 110 supporte, au-dessus de l'extrémité supérieure de la tige de flotteur l01, un tube à soufflet 123, du type déjà décrit. .Ce soufflet est en communication avec l'élément sensible à la température, 73, par l'intermédiaire du tube 12-1, ces parties semblables aux autres thei#- mostats déjà décrits étant remplies d'un li quide convenable de sorte que des change- m:@nts de température dans l'élément 73 pro duiront des dilatations et des contractions du soufflet 123.
L'extrémité inférieure du souf- l'let porte une pièce 125 pourvue d'une douille dans laquelle se prolonge l'extrémité supérieure de la tige de plongeur 101. Une fois la valve à combustible ouverte et l'ac tivation de la matière mise en route, la va peur libérée vient en contact avec l'élément 73. Comme cette vapeur est chaude, elle dila tera. le liquide qui se trouve clans l'élément, en dilatant par cela même le soufflet 123 et en forçant la pièce 125 contre l'extrémité su périeure de la tige de flotteur 10.1. De la sorte la tige de flotteur sera tenue en posi tion pour maintenir la valve à. combustible ouverte jusqu'au moment où la température de la vapeur entourant l'élément 73 baisse.
Ceci ne se produit pas avant que sensiblement toute la vapeur ait été libérée de la matière adsorbante. Durant cette période d'activa tion, du liquide s'est, bien entendu, accumulé dans le réservoir 77, en tendant à soulever le flotteur 100 et à fermer par cela. même la soupape 99. Aussi, lorsque l'élément, sen sible_ à la température 73, permet la contrac tion du soufflet 123, le flotteur s'élève-t-il en permettant à la soupape .99 de s'appliquer sur son siège et d'intercepter l'arrivée du combustible au brûleur.
Durant cette activation, la vapeur déga gée remplit l'adsorbeur, le condenseur et les parties y associées, en chassant par cela même devant elle tout air ou tous gaz permanents, de la même façon que l'air est chassé d'un radiateur de chauffage à la vapeur, lorsqu'on y fait arriver la vapeur. Tout air, ou tous gaz permanents qui sont rentrés dans le sys tème, ou se sont accumulés d'une façon quel conque, sont ainsi évacués du réservoir 77 à travers l'ouverture 78. Comme le liquide dans c e réservoir est à une température élevée, il n'entraînera pratiquement pas d'air avec lui lorsqu'il sera déchargé du réservoir et ramené à l'évaporateur.
Une fois l'appareil installé, on peut, pour produire le- vide dedans et rendre l'installa tion prête à fonctionner, employer une mé thode quelconque convenable. Si on le dé sire, on peut relier une pompe à vide à une partie quelconque convenable de l'appareil pour épuiser l'air. Toutefois, il est préférable de chauffer l'adsorbeur, ce qui chasse par cela même de la vapeur de la matière adsor bante et expulse l'air à travers le trou d'éva cuation 78. Peut-être que tout l'air ou tous les gaz permanents ne seront pas éliminés du système à la première fois; mais il en sera. déchargé assez pour que le cycle réfrigérant se continue automatiquement. Après une ou deux activations, tous les gaz permanents au ront été éliminés du système et, après cela,.
les petites quantités qui peuvent rentrer ou s'accumuler seront expulsées durant chaque activation.
Le fonctionnement de l'appareil est. le suivant: De la vapeur est produite dans l'évapo rateur et conduite, par le tuyau 35, à. l'ad- sorbeur: Si l'évaporateur est pourvu d'un compartiment congélateur, la, première partie de cette vapeur vient de ce compartiment, la valve 36 interceptant le flux de vapeur ve nant .de la partie supérieure de l'évapora teur. Une fois que la température de la sau mure dans le compartiment congélateur a suf fisamment baissé, la valve 36 s'ouvre de sorte que, après cela, durant le cycle d'ad sorption, de la vapeur est également prise à l'évaporateur supérieur.
Pendant ce temps, du liquide condensé flans le réservoir 77 est ramené à l'évaporateur par le tuyau 82, la valve 83 commandant l'arri vée du condensat conformément à l'effet ré frigérant; c'est-à-dire que plus la tempéra ture dans l'évaporateur est basse, plus faible est le flux de retour de ce liquide. Finale ment, lorsqu'il a été déchargé assez de liquide du réservoir 77, le flotteur 96 tombe suffi samment pour que la valve à gaz 92 s'ouvre.
Du gaz est ainsi fourni au brûleur à gaz 58, sous l'adsorbeur, et est - allumé par la. veilleuse 126. L'adsorbeur est alors chauffé et de la vapeur est li bérée ou se dégage de la matière adsorbante et déchargée dans le condenseur. La. pre mière partie clé la vapeur libérée de la ma tière adsorbante est condensée sous un vide dans le premier étage 74 du condenseur. Fi nalement, la. pression dans ce premier étage monte suffisamment pour qu'il se décharge dans le second étage, ou étage de condensation à pression atmosphérique, du condenseur. En suite, le restant de la vapeur est condensé à la pression atmosphérique.
Tout le produit.-de la condensation se rassemble dans le réser voir 77. La vapeur chaude arrivant de l'ad- sorbeur lèche l'élément -du thermostat 73, ce qui dilate le soufflet 123 en contact avec la tige 101 :du flotteur 100, en tenant ainsi la. soupape à gaz 99 ouverte jusqu'à ce que sen siblement toute la vapeur soit chassée de la matière adsorbante. Alors la température de cette vapeur baisse, de sorte que le soufflet 12'3 se contracte et que la soupape 99 peut se fermer si une quantité suffisante de li quide s'est accumulée dans le réservoir 77.
Après que la fourniture d'agent de chauf fage a été interceptée de cette manière, de l'air froid pénètre au bas de l'enveloppe d'ad- sorbeur et s'élève le long ales tubes, qu'il re froidit. Après un certain temps, la<B>,</B> pression dans l'adsorbeur tombe suffisamment pour que la soupape 60 s'ouvre et qu'un autre cjcle d'adsorption commence.
Comme cela. a. été dit, on fait de préfé rence usage d'une saumure comme réfrigé rant; mais on pourrait faire usage d'autres liquides capables d'être vaporisés dans les mê mes conditions. Il est également préférable de faire usage, dans l'adsorbeur, de silicagel granulaire très poreux; maison pourrait uti liser d'autres gels adsorbants, ou matières adsorbantes, ayant un pouvoir d'adsorption suffisant. Le silicagel qu'il est préférable d'employer pour le procédé et l'appareil fai sant l'objet de l'invention doit avoir la même structure que le gel produit par "The Silica Gel Corporation" de Baltimore, Maryland, Etats-Unis d'Amérique.
Comme mesure du pouvoir adsorbant d'un adsorbant conve nant pour l'invention, on peut .dire qu'il doit présenter des, pores . suffisamment petits pour qu'il adsorbe au moins 10 -de son propre poids d'eau lorsqu'il est baigné dans de la. vapeur d'eau à une température de 30 C et une pression partielle de 2,2 mm de mercure.
Bien qu'on ait parlé de l'emploi de gaz comme agent de chauffage, il est évident que l'on pourrait employer l'électricité, le pétrole ou d'autres agents de chauffage. Bien entendu, si l'on faisait usage de l'électricité, la. valve 92 serait remplacée par un inter rupteur.
Une autre façon de commander la valve à combustible 92 est représentée à la fig. 13. Dans cette variante, la valve est commandée directement par la température dans l'évapo rateur au lieu de l'être indirectement, de cette source, par l'intermédiaire du flotteur. La vapeur condensée dans le condenseur se rassemble dans le réservoir 77a et est ramenée à l'évaporateur par le tuyau 82a de la même façon que cela a été décrit déjà.. Pour com mander la 'valve à gaz, il est prévu un élé ment 140 sensible à la température, disposé clans la saumure qui se trouve dans l'évapo rateur et relié, au moyen d'un tube 141 avec un tube à soufflet 142.
Ces éléments sont remplis d'un liquide convenable et constituent un thermostat. L'extrémité inférieure du tube à soufflet 142 est disposée pour être en contact avec le levier de valve 114, de la même construction .que celle décrite à. pro pos de la première forme d'exécution de l'in vention. Lorsque la température de la sau mure s'élève, le soufflet 142 se dilate, en abaissant par cela même le levier 114 et en ouvrant la valve à gaz.
Le levier est tenu abaissé et par suite la valve ouverte, jusqu'à ce que sensiblement toute la vapeur ait été libérée de la matière adsorbante, au moyen d'un second thermostat consistant en l'élé ment, sensible à la température, 73, déjà dé crit, et en un tube 143 reliant cet élément à un tube à soufflet 1.14 disposé pour appuyer sur le levier 114 et le maintenir abaissé jus qu'au moment où sensiblement toutes les va peurs ont, été libérées de la matière absor bante.
A la fig. 16, on a. représenté une dis position de l',appareil dans laquelle la, valve 36, précédemment décrite, est supprimée. Dans cette construction, l'évaporateur supé rieur E est chargé d'une saumure plus faible que l'évaporateur congélateur 29. La sau mure qui se trouve dans ce dernier est d'une concentration telle qu'elle se congèle à envi ron 12 0 à 9 o C au-dessous de zéro. Lorsque l'appareil commence un cycle d'adsorption de la vapeur est vaporisée tant de l'évapo rateur supérieur que du congélateur.
La tem pérature de la saumure dans ces deux 6va- porateurs baisse et bientôt, la saumure plus faible, c'est-à-dire celle qui se trouve dans l'évaporateur supérieur. se congèle. Il en ré sulte qu'il ne se produit plus .de vaporisa tion, dans cet évaporateur, jusqu'à ce que la glace soit fondue. D'un autre côté, la vapo risation dans l'évaporateur inférieur, ou con gélateur continue, de sorte que la tempéra ture de la saumure dans ce dernier évapora teur s'abaisse au point qu'elle congèle l'eau contenue dans les formes 30. Finalement, la saumure qui se trouve clans le congélateur se congèle aussi en sorte que la vaporisation prend aussi fin dans ce congélateur.
A ce mo ment, ou peu après, la glace qui se trouvait dans l'évaporateur supérieur aura fondu, de sorte que la vaporisation continue .dans ce dernier. On voit par conséquent qu'en faisant usage de saumures de deux concentrations, il est possible d'abaisser la température de la saumure. .dans le congélateur, suffisamment E pour congeler l'eau dans les formes, et ce sans la valve 36.
Pour les installations plus importantes. il est .désirable d'avoir plusieurs unités d'adsor- beur. En prévoyant plusieurs .de ces unités, ayant chacune une capacité relativement fai ble et en les activant fréquemment, on utilise la matière adsorbante au degré maximum. De plus, le poids total d'adsorbant pour une installation de puissance, ou capacité, donnée peut être un minimum.
Un appareil de ce type est représenté schématiquement aux fig. 2, 3, 4, 5, 9 et 10. En ce qui concerne la fig. 2, l'évaporateur peut être de la construction qui a. déjà été dé crite et peut, ou non, posséder le comparti ment congélateur, selon qu'on le désire. Il est relié à l'ensemble de l'adsorbeur au moyen d'une conduite<B>150</B> qui se termine par une nourrice 151. Dans la forme d'exécution re présentée, il y a trois unités. d'adsorbeur, A' <I>A'</I> et A3, consistant chacun en un collecteur tel que celui déjà décrit et disposées, cha cune, dans une enveloppe calorifuge.
Cha que enveloppe est pourvue d'un brûleur 152, 153, 154, près de sa partie inférieure, et d'un registre, à sa partie supérieure, pour commander la circulation ,de l'agent -de chauf fage et de l'air froid.
La vapeur émanant de l'évaporateur est ainsi conduite à la nourrice 151 et passe, par les valves à vapeur 155, 156 et 157, aux sec tions A', A2 et A3 de l'a-dsorbeur, respective ment. Ces valves individuelles 155, 156 et 157 offrent le moyen d'isoler .de l'évaporateur les sections d'a-dsorbeur pendant leur activation.
Une coupe verticale de ces valves est repré sentée à la fig. 4, avec les valves 156 et'157 ouvertes et la valve 15.5 fermée, comme elle l'est pendant l'activation de la section A' de l'adsorbeur. Chacune de ces valves comprend un tube à soufflet supérieur 158, un tube à soufflet inférieur 159 et une tige 160, reliant les deux, qui porte - la soupape 161 disposée pour s'appliquer contre la cloison 162 et fer mer l'ouverture existant à travers celle-ci.
Le tube à soufflet inférieur 159,'comme cela est représenté à lit fig." 3; est relié au- moyen d'un tube 163a à un élément sensible à la température, 163, adjacent aux tubes ,de l'ad- sorbeur. Il va sans dire qu'il y a un de ces éléments 163 pour chacun des tubes à souf flet 159, de façon que ce tube réponde à la température de la section particulière d'ad- sorbeur à laquelle il appartient.
Le fond mo bile 164 -du tube à soufflet supérieur 158 porte une tige verticale 165, alignée avec la tige de soupape 160 et se prolongeant au- dessus du sommet de la valve proprement dite, dans un but qui va être expliqué.
. Lorsque la valve à vapeur est fermée et que la section d'adsorbeur est soumise à l'activation, de la vapeur libérée .de la ma tière ad'borbante passe d'ans la boîte à valve, puis par la conduite 1.66 (fig. 3) dans une chambre 67 d'un récipient 68- de la construc tion décrite à propos de la première. forme d'exécution de l'appareil. Il va sans dire qu'il y a un de ces récipients 68 pour cha cune des valves à vapeur. La vapeur des cend ensuite de la chambre 67 par le tube 70, s'élève en barbotant à travers le mercure dans lequel plonge l'extrémité inférieure de ce tube et passe après cela, par un court tube 167, dans un collecteur 169 qui se dé charge dans le condenseur de la construction déjà décrite.
Près de l'extrémité de décharge de ce collecteur se trouve un élément sen sible à la température 170, relié par un tube 171 à un tube à soufflet 123 qui est le même que celui décrit à propos de la première forme d'exécution de l'appareil et qui agit pour tenir la. valve à combustible ouverte aussi longtemps qu'il se décharge de la va peur de la section d'adsorbeur en cours d'ac tivation.
Un moyen est prévu pour activer chacune des sections d'adsorbeur à tour de rôle et à des intervalles dépendant de la température de la saumure dans l'évaporateur ou de la. quantité de vapeur condensée. A cet effet, la valve â gaz 92 est reliée, au moyen d'un tuyau 172 à un distributeur D (fig. 9), qui possède une chambre 173 dans laquelle le tuyau 172 se décharge et qui, par l'intermé diaire de soupapes individuelles ' 174, 'peut être mise en communication avec des tuyaux 1.75, 176 et 177 allant respectivement aux brûleurs 154, 153 et 152.
Les soupapes 174 sont ouvertes à tour de rôle et successivement au moyen d'une .came 178 portée par un pla teau 179 calé sur un arbre 180. Pour cha cune des tiges des soupapes 174, il existe un culbuteur 181 en prise avec l'extrémité de la tige et pourtant un galet 182 sur lequel peut agir la came<B>178.</B> De cette façon, à mesure que le plateau 179 tourne, la came 178 vient successivement en prise avec les galets 18\? et ouvre les soupapes 174 à tour de rôle.
Les mouvements des valves à vapeur 155, 156 et 157 sont utilisés pour faire tourner le plateau 179 aux moments voulus. Dans ce but, l'arbre 180 porte à l'une .de ses extré mités une roue dentée 183 (fig. 5) qui en grène avec une roue dentée 18.1 solidaire d'un rochet 185. A un arbre 186, disposé au- dessus des valves à. vapeur 155, 156 et 157 sont assujettis des bras 187, 188 et 189, à raison d'un pour chaque valve. A celle de ses extrémités qui est adjacente au rochet 185, l'arbre porte un bras porte-cliquet 190 sur lequel est monté un cliquet 191 coopérant avec ledit rochet.
Un ressort 192 (fi-. 5) tend à faire tourner le bras porte-cliquet 190 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre à la fig. 10.
L'extrémité supérieure de chacune des tiges de valve 165 est disposée pour agir sur l'un des bras 187, 188 et 189. Dans la posi tion des parties représentée à la fig. 4, la. tige de valve 165 de gauche est venue en prise avec le bras 187 en faisant ainsi tourner l'arbre 186 et le bras 190 en sens inverse du mouvement des aiguilles .d'une montre à la fig. 10. Cette tige de valve est associée avec la valve 155 et la section d'adsorbeur A1 qui est en cours d'activation à ce moment.
Une fois l'activation terminée, la soupape 161 de la valve 155 s'ouvre, ce qui fait descendre la 'tige -de valve 1.65 et permet à l'arbre 186 de tourner, sous l'action du ressort 192, dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre à la fig. 10. Ce mouvement -de rotation de l'arbre 186 est communiqué au moyen du cliquet 191 au rochet 185 qui, par l'intermédiaire de l'en grenage, fait tourner le plateau 179 et amène la came 178 sous le galet suivant, ce qui ouvre la soupape 174 suivante, de sorte qu'à la fois suivante où la valve à gaz prin cipale 92 s'ouvrira., la section d'adsorbeur sera activée. Ceci se produira lorsque le flot teur tombera suffisamment pour ouvrir la valve à. gaz principale 92.
Le brûleur 153 de l'adsorbeur AZ s'allumera alors et l'élé ment 163, sensible à la température se trou vant ainsi chauffé, produira la fermeture de la valve 156. Ce mouvement de fermeture soulèvera la tige 165, ce qui, par l'intermé diaire du bras 188, fera tourner l'arbre 186 en sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre à la fig. 10, de sorte que, quand plus tard, ladite valve 156 s'ouvrira, la rotation de l'arbre en sens inverse per mettra au plateau à came 179 -de tourner en ouvrant par cela même la valve à gaz 17.1 suivante du distributeur et en amenant les parties en position pour que, la prochaine fois que la valve à gaz principale 92 s'ou vrira,
la section d'adsorbéur A3 soit activée: On voit par conséquent que les sections d'ad- sorbeur sont activées successivement et à in tervalles selon la température de la saumure dans l'évaporateur.
Fig. 17 représente une disposition modi fiée des parties entre le condenseur et l'éva porateur, étant entendu que les parties re présentées dans cette figure sont suscepti- bles-d'être utilisées avec l'adsorbeur simple représenté à la fig. 1 ou avec l'adsorbeur à unités multiples représenté à la fig. 2.
La disposition représentée à la fig. 17 est destinée à remplir les deux buts suivants 10 Régler la période d'adsorption pour l'évaporateur supérieur et l'évaporateur in férieur ou eongélateur.
20 Empêcher l'air de pénétrer de la. chambre à flotteur dans l'évaporateur dans le cas on l'eau fuit de ce dernier.
L'évaporateur E, qui pourrait être d'une construction quelconque, est destiné à réfri gérer la chambre, taudis que l'évaporateur El est un congélateur comme cela. a. été dé crit ci-dessus. Par conséquent la saumure dans l'évaporateur E1 doit être maintenue à une température inférieure à celle de la sau mure dans l'évaporateur E.
La vapeur vaporisée -de l'évaporateur E passe par le. tuyau 200 au récipient 201 du tond duquel s'élève une cloison annulaire 202. Une conduite 203, allant à l'adsorbeur et se prolongeant jusque- dans l'espace ren fermé par cette cloison, traverse le fond du récipient. L'évaporateur congélateur E' est en communication avec la conduite 203 au moyen d'un tube 204. Un chapeau 205 est disposé par dessus l'extrémité supérieure de la conduite 203. La paroi verticale de ce chapeau plonge dans le mercure 206 contenu dans l'espace annulaire existant entre la con- -duite 203 et la cloison 202.
Comme ce sera décrit plus loin, le niveau du mercure 206 s'élève et s'abaisse suivant la quantité d'eau qui se trouve au-dessus du flotteur dans la partie y associée -de l'appareil. Le chapeau 205 est tenu hors du contact de l'extrémité supérieure de la conduite 203 grâce au fait qu'il est porté par le flotteur 207 disposé dans le mercure 208 dans l'espace annulaire compris entre la cloison 202 et la paroi ex térieure du récipient 201. Ce mercure 208 constitue la partie supérieure de la colonne barométrique 209, de sorte que le niveau X du mercure monte et descend avec des chan gements dans la pression atmosphérique. L'espace annulaire siu.é juste en dedans de la cloison 202 est en communication avec une chambre 210- au moyen du tube 211.
Cette chambre, à son tour, est reliée, au moyen -d'un tube 212,à une chambre à flotteur 213. Les vapeurs condensées dans le condenseur C passent dans le récipient 21-1 qui présente, en 215, un trou d'évacuation à l'atmosphère et qui est relié, par un tube 216, avec la chambre à flotteur 213. Le mercure contenu dans l'espace compris en .dedans. de la cloi son 202, le tube 211 et la chambre 210 est équilibré par la colonne < l'eau qui se trouve dans le tube 212, la chambre à flotteur 213 et le tube 216 et par la pression atmosphé- . rique agissant sur le dessus de l'eau dans le récipient 214.
Par conséquent, le niveau du mercure 206 varie avec la pression atmos phérique et avec la hauteur de la colonne d'eau dont il vient d'être question. Etant donné que le niveau X ,du mercure dépend de la pression atmosphérique et que le niveau du mercure 206 dépend de la pression atmosphé rique et de la colonne d'eau, la différence de niveaux sera due exclusivement -à. la co lonne d'eau. N'importe quels changements dans la pression atmosphérique ne modifie ront pas la différence de ces deux niveaux de mercure l'un par rapport à l'autre. De la sorte, quand la hauteur de la. colonne d'eau diminue, le niveau du mercure 206 descend jusqu'à venir au-dessous du bord inférieur du chapeau 205.
Ceci met l'évaporateur E en communication avec la conduite 203 et cette communication n'est pas interrompue jus qu'à ce que la hauteur .de la colonne d'eau ait augmenté de la quantité nécessaire.
Il ressort de ce qui précède que l'évapo rateur congélateur E' est toujours en com munication avec la. conduite 203, tandis que l'évaporateur E n'est pas en communication avec cette conduite jusqu'à ce que la hau teur de la colonne d'eau diminue. De cette façon, lorsqu'un cycle d'adsorption com mence, de la vapeur est d'abord prise à l'é vaporateur congélateur E', ce qui abaisse ra pidement sa température au point désiré. Du rant ce temps, le niveau de l'eau dans le ré cipient 214 et la conduite 216 a descendu de façon qu'au point désiré une communication se trouve établie entre l'évaporateur E et la conduite 20'3 par suite de la descende du ni veau du mercure 206 au-dessous du bord in férieur du chapeau 205.
Après cela-, de la vapeur sera prise à. l'évaporateur E aussi bien qu'à l'évaporateur E'.
L'eau condensée dans le' condenseur C passe dans le récipient 214, la conduite 216, le récipient 213, le tube 212 et la chambre 210. Le flotteur 217 commande la valve à gaz 92 de la manière décrite à propos des autres formes d'exécution de l'invention. La pression atmosphérique agissant sur l'eau ré- sultant de la condensation la fait remonter de la chambre 210, par le tube 218, à la valve 83, décrite dans les autres formes d'exécution de l'invention, qui règle la vitesse du retour de l'eau à. l'évaporateur E.
Dans le fonctionnement de ces parties, à la fin d'une période d'activation, le niveau de l'eau clans le récipient 214 est relative ment haut parce que la vapeur chassée de la matière adsorbante au cours de l'activation a été condensée et recueillie. Par conséquent, le chapeau 205 est luté par le mercure 206. et lorsque la période d'adsorption commence, la communication entre l'évaporateur E et l'adsorbeur se trouve par cela. même inter ceptée; mais il y a communication entre l'ad- sorbeur et l'évaporateur congélateur E1. La saumure qui se trouve dans ce dernier est donc rapidement refroidie à la température désirée.
Le niveau de l'eau dans le récipient 214 et le tube 216 baisse graduellement parce que l'eau est continuellement ramenée à l'évaporateur E. Lorsque le niveau de l'eau a baissé à un point désiré. en 219, par exem ple, le niveau du mercure 206 a baissé d'une quantité suffisante pour venir juste au-des sous du bord inférieur du chapeau 205. L'é vaporateur E est par cela même mis en com munication avec la conduite 203 et la sau mure qui se trouve dans l'évaporateur E est ensuite refroidie à la température voulue. Le niveau 219, de l'eau continue à baisser et, finalement, atteint le point 220, par exem ple où le flotteur 217 commence à tomber, ce qui ouvre ainsi la valve à gaz 92 et met en route une période d'activation. La mise en route de cette activation produit, comme cela.
a. été décrit à propos des autres formes d'exé cution @de l'invention, la fermeture de la valve à vapeur principale adjacente à l'ad- sorbeur, de sorte que la communication en tre l'adsorbeur et les évaporateurs est inter rompue. Très peu de temps après que cette période d'activation a commencé, l'eau ré sultant de la cendonsation passe dans' le réci pient 214 et le niveau de l'eau se relève gra duellement de 220 jusqu'au point indiqué dans le récipient 214. La. série d'opérations qui viennent d'être décrites se répète en suite.
Ce dispositif commande :donc la commu nication entre l'adsorbeur et les deux évapo rateurs, de telle façon qu'au cours :d'une pé riode .d'adsorption, de la vapeur est toujours prise à l'évaporateur congélateur, mais quÂl n 'en est pris que pendant une partie du temps à l'évaporateur réfrigérant. De cette manière, la saumure dans le compartiment congéla teur est maintenue à. une température infé rieure -à celle de la. saumure qui se trouve dans l'évaporateur réfrigérant.
Ce dispositif agit aussi pour empêcher de l'air d'entrer dans l'évaporateur<B>E</B> si la colonne d'eau baisse au point de découvrir l'extrémité inférieure du tube 218. Comme cela a été indiqué précédemment, le niveau du mercure 206 est maintenu par la colonne d'eau et la pression atmosphérique agissant sur le dessus de la colonne d'eau. Par con séquent, lorsque la colonne d'eau diminue de hauteur, le niveau du mercure 206 baisse et le mercure 2061 s'élève par cela même dans le récipient 210. Les parties sont propor tionnées de telle sorte que, quand la co lonne d'eau baisse jusqu'au niveau 221, lu mercure 206a s'est élevé au-dessus de l'extré mité inférieure du tube 218, ce qui fait qu'il ferme hermétiquement cette extrémité.
Ceci empêchera qu'il soit refoulé davantage d'eau ou de l'air, par le tube 218, dans l'évapora teur E. Naturellement, si le niveau de l'eau baisse jusqu'en 221 ou à peu près, et si le niveau .du mercure 206a, dans le récipient 210, s'élève alors au-dessus de l'extrémité inférieure du tube 218, le mercure pénètre dans ce tube et s'élève dans celui-ci. Durant la période d'activation suivante, le niveau 221 :de l'eau s'élèvera, bien entendu, en fai sant baisser le mercure dans la chambre 210 jusqu'à. ce que l'extrémité inférieure du tube 218 soit découverte. A ce moment, il se pour rait que la première irruption d'eau à. travers ce tube tendit à entraîner un peu de mer cure à la valve 83.
Pour empêcher cela, il est prévu une chambre d'expansion 222 qui reçoit tout mercure qui pourrait être ainsi entraîné à ladite valve et, après la première poussée d'eau, le mercure retombera. dans le récipient 2,10.
On notera que la, soupape 104 existant dans les dispositions de l'invention repré sentées aux fig. 1 et 2 a été omise ici, cette forme d'exécution de l'appareil fonctionnant d'une façon satisfaisante sans cette soupape; mais, si on le désire, on peut conserver la dite soupape: le dispositif assurera les mê mes résultats.
Dans le fonctionnement normal de l'ap pareil, le niveau de l'eau ne baissera ordi nairement pas jusqu'en 221. Cependant, si l'appareil réfrigérant est arrêté par l'inter ruption de la fourniture de gaz, l'eau sera ramenée graduellement à l'évaporateur, de sorte que le niveau descendra jusqu'en 221. Si le présent dispositif n'était point prévu, de l'air passerait alors à l'évaporateur et l'ap pareil se trouverait empêché de fonctionner par l'air. Avec le dispositif décrit ici, ceci ne peut se produire et, même si l'appareil n'a pas été en service pendant longtemps, on peut le remettre en action sans aucune diffi culté.
Dans le cas où le flotteur est pourvu d'une soupape pareille à 104, cette soupape empêchera l'eau .de baisser jusqu'en 22.1 à moins que la soupape fuie. Si cette soupape existe, le dispositif qui vient d'être décrit empêche aussi l'air de passer à l'évaporateur dans le cas où ladite soupape fuit.
Dans le cas où le dispositif représenté à la fig. 17 est associé avec plusieurs adsor- beurs tels que ceux représentés à la fig. 2, l'évaporateur congélateur est toujours en communication avec un ou plusieurs adsor- beurs. de sorte qu'il y a vaporisation conti nuelle dans cet évaporateur. Toutefois., l'éva porateur E pour la réfrigération de la cham bre est périodiquement relié avec les a.dsor- beurs, de sorte que la vaporisation dans cet évaporateur n'est pas continue.
Si on le désire, la valve 83 et le thermos tat y associé de toutes les formes d'exécution de l'invention peuvent être remplacés par une valve manoeuvrée à la main. On emploie de préférence du silicagel comme matière adsorbante poreuse. Si on le désirait, on pourrait faire usage d'autres gels que les gels d'oxyde tungstique, d'oxyde stannique, d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de titane, pourvu qu'ils soient préparés de façon à présenter la structure finement po reuse nécessaire.
L'appareil représenté n'exige pas de sur veillance, on peut compter entièrement sur lui et il est à l'épreuve de fausses manceu- vres, de sorte qu'il convient pour les appli cations les plus exigentes, par exemple: pour la réfrigération des voitures de che mins de fer.
Refrigeration method and apparatus. The present invention relates to a method of refrigeration, in which a liquid is vaporized and left on. vapor of this liquid is adsorbed into a porous, solid adsorbent, and an apparatus for performing this process.
According to this process, a liquid is vaporized in the absence of permanent gases, the it-ant vapor adsorbed by a porous material, the adsorbent is activated by releasing the adsorbed vapor, condenses the released vapor, and returns the condensate to the place of evaporation.
The apparatus for carrying out this process is characterized by the combination of an evaporator, an adsorber in communication with the latter and charged with a solid porous adsorbent material, a device for activating the adsorbent material, a condenser in communication, on the one hand, with the adsorber and, on the other hand, with the evaporator for the return of the condensate, and of a means not comprising a mechanical control and allowing the escape of permanent gases during activation.
The accompanying drawing shows, by way of example, different embodiments of the apparatus for the. implementation of the process. Fig. 1 is a diagram of an apparatus more particularly studied for installations of less importance, such as those of tinée for domestic use; Fig. 2 is a diagram of an apparatus designed for larger installations; Fig. 3 is a sectional elevation on 3-3, fi-. 2; Fig. 4 shows, somewhat schematically, a gas distributor and the means for making it actuated by valves. go scared;
Fig. 5 is a plan of the mechanism shown in. fig. 4; Fig. 6 is an elevation, mostly in section, from valve to valve. gas and a device. commanding officer; Fig. 7 is a detail, in sectional elevation, of part of this control device; Fig. 8 is a horizontal section along 8-8, fig. 6; Fig. 9 is a sectional elevation of the following dispenser 9-9, FIG. 5; Fig. 10 is a sectional elevation on 10-10, FIG. 9;
Fig. It is a sectional elevation of a valve controlling the return of condensed vapor to the evaporator, Fig. 12 a sectional elevation of a valve controlling the flow of vapor from one of the evaporators; Fig. 13 is a partial diagram showing a modified means of controlling activation; Fig. 14 is an elevation, partly in section, showing the construction of an adsorber unit or element; Fig. 15 is a plan of the tu bular evaporator;
Fig. 16 is an elevation showing an arrangement in which the valve controlling the flow from the tubular evaporator is omitted, and FIG. 17 is a schematic elevation of a modification.
The embodiment of apparatus shown in FIG. 1 comprises an evaporator E, intended for. contain the liquid to be subjected to vaporization, an adsorber A, in communication with this evaporator and charged with a porous, solid adsorbent material, such as silicagel, and a condenser Ç for con - -dense the vapor released from the adsorbent material and bring it back to the evaporator.
The evaporator can be constructed in any suitable manner to provide as large an area as possible. In the arrangement shown, it comprises a series of superimposed collectors 20, 21, 22 and 23. As shown in FIG. 15, each of these collectors comprises a manifold 24 and a series of tubes 25 each of which is closed at one end and is welded by the other to the manifold. Each feeder has, at one of its ends, an inclined part 26 connected to a riser 27. The vapor vaporized from the liquid in the neck readers passes, through the inclined parts -126, to the riser 27.
As will be explained later, the liquid is supplied to the upper manifold and overflows, through a tube 28, into the second manifold. Likewise, each of the collectors is provided with an overflow tube 28 to feed the collector if killed immediately below. The upper ends of the tubes 28 extend into the feeders 24, so that liquid cannot overflow until it has accumulated to the point of reaching the level determined by the upper ends of the tubes 28.
It will be noted that this evaporator has a large external surface, so that it is sensitive to temperature changes in the. refrigerating chamber. It also holds the liquid in such a way that a large surface area is provided for vaporization. This also tends to make the evaporator able to respond quickly to changes in temperature in the cooling chamber.
If it is desired to provide a means of removing the ice, it is then possible to provide an additional evaporator 29 which, as shown, can take the form of a tarpaulin, or reservoir having depressions 30 in its top for receive .forms containing water to be frozen. The vapor released from the liquid in the tank 29 exits through the pipes 31 and 32 leading to. a riser 33. The tank 29 can be supplied with liquid by the lower manifold, by means of an overflow pipe 34 similar to the overflow pipes 28.
Use will preferably be made, with the position which has just been described, of water in the upper evaporator and. a brine in the evaporator 29. It would also be possible to use two brines of different concentration, establishing the upper evaporator so that salt cannot pass from one element to the next. For this purpose, we could equip the evaporator E with devices stopping the arrival of condensed liquid in an element as soon as the level there reaches a certain height, and then forcing the liquid which arrives <B> at </ B > pour into the next element. In what follows, it is assumed that the device has such an arrangement.
The vapor leaving the evaporator is led to. the adsorber. For this purpose, the risers 27 and 33 communicate with a pipe 35, leading to. the adsorber. To make ice in the freezer evaporator, the. temperature of the brine in it should be 8 to. 12 Below zero, a temperature which is <B>. </B> iiu lower than that of the brine or the water in the upper evaporator.
To obtain this result, at the beginning of an adsorption cycle, the communication between the upper evaporator and the adsorber is interrupted, until. that the temperature of the brine in the lower evaporator has dropped to a predetermined temperature (for example 8 to 12 C below zero). The riser 27 is then placed in communication with the adsorber and remains there until the end of the adsorption cycle. This can be done by a valve 36 controlled by a thermostat having an element 37, sensitive to the. temperature. As shown, this element is placed in the freezer tank.
One of the embodiments of the valve 36 is shown in detail in FIG. 12. It comprises a body 38 having an inlet pipe 39, to which the riser 27 is connected, and an outlet pipe 40, to which the pipe 35 is connected. Inside the body 38 is a seat 41 with which the valve 42 cooperates. The valve 42 is brought together and away from the seat 41 to control the flow of steam coming from the evaporator. For this purpose, this valve is carried by the movable bottom or diaphragm, of a bellows tube 43, in metal, which, by its end opposite to the. his pope, is subject to the body 38.
In the. dis position shown this is done by assu throwing the end of the bellows to a rette adhesive 44 formed on a tube 45 which passes through the removable bottom 46 of said body. This tube has a small internal diameter and the end of the tube 47, extending to the element 37, sensitive to the. temperature is subjected therein by welding. The seal between the collar 44 and the bottom 46 must be absolutely hermetic; also the tube 45 is welded at 48 to the bottom 46. To relieve the force exerted on this weld, the end of the tube 45 is threaded and a nut 49, which is screwed on, bears against a sleeve 50 which, in turn, is forced against the bottom 46.
In this way, by screwing the nut 49, the bottom 46 is clamped between the collar 44 and the sleeve 50.
The thermostat comprising element 37, tube 47 and bellows tube 43, is filled with a suitable liquid which will expand the bellows as the temperature rises. So when the. temperature of the brine in the freezer evaporator 29 is greater than a determined value, the valve 42 is bare against its seat and no vapor is vaporized from the upper evaporator.
On the other hand, the freezer evaporator is in direct communication with line 35 by means of riser 33, "so that the vapor is vaporized therefrom causing the temperature of the brine therein to be vaporized. When this temperature has been reduced to the determined value, the valve 42 opens and thus places the upper evaporator in communication with the line 35. This valve remains open during the remainder of the cycle. adsorption.
Line 35 ends in a valve 51 communicating with. in turn, with the nurse 52 of the adsorber. In the embodiment of the adsorber shown here, several tubes 5'3, closed at their lower ends, are welded to the nurse 52. The tubular screen 54 (fig. 14) is secured in each tube, over the entire length. length of which it extends, and is prolonged in the nour rice. The annular spaces between the screens and the internal surfaces of the tubes are filled with silica gel or other suitable adsorbent.
Of course, as many of these adsorbers can be used as necessary to provide the required refrigeration. For smaller units a single section is sufficient. This adsorber manifold is surrounded by a heat-insulating envelope 55, the upper end 56 of which is in the shape of a barrel and provided with a register 57 which controls communication with the atmosphere. We can do. use of any suitable means to activate the adsorbent material.
In the embodiment of the apparatus shown, a gas burner 58 is disposed at the lower end of the casing 55 and under the tubular adsorber unit, a orifice 59 being provided for the inlet. of air.
An advantage of this vertical arrangement of adsorber tubes inside the casing is that a chimney effect is thus obtained which ensures good distribution of the heating medium around the tubes and over the entire length. of these, during the activation of the adsorbent material, and which also causes: the formation of an upward flow of air through the casing so as to cool the adsorbent material after activation and during the cycle adsorption.
A valve 60, disposed inside the box 51, governs the communication between the adsorber and the evaporator. Normally this valve is open; but, during the activation of the adsorbent material, it is closed automatically. For this purpose, the lower end of the stem 61 of the valve rests on a bellows tube 62 of the type already described.
The interior of this bellows is in communica tion, by a tube 63, with an element 64, sensitive to the. temperature, adjacent to the adsorber tubes. Normally the temperature of the adsorber is relatively low and the bellows 62 is therefore contracted with the spring 65 holding the valve open.
As soon as the heating means is put into action to activate the adsorbent material, element 64 is affected, expands bellows 62 and closes it. valve 60 thereby interrupting the communication between the evaporator and the adsorber. This valve will remain closed until the temperature in the adsorber drops sufficiently to -permit the con traction of the bellows 62; then the valve opens, aided in this by the spring 65.
During the activation of the adsorbent material, the liberated vapor is discharged into the valve box 51 which, below the valve 60, communicates with a condenser. In the arrangement shown, the vapor passes from the box to. valve 51 by a short tube 66 in a chamber 67 of a container 68 which is divided into two compartments by a horizontal partition 69. The lower chamber, or compartment, is partially filled with a liquid such as mercury and a tube 70 - descends from the partition 69 so that its lower end plunges into the mercury. Above the mercury surface and below the partition 69, this chamber is in communication, by means of a tube 71, with another small receptacle 72.
When the pressure of the vapor released from the adsorber increases slightly, this va-. fear descends from chamber 67 through tube 70 and bubbles through the mercury then passes, through tube 71, into container 72. The container. 6-8 with the partition 69, the tube 70 and the mercury, thus constitutes a kind of key retained valve, which prevents the vapor from going directly to the condenser while the a-desorber adsorbs. The chamber 67 .is of sufficient size to hold all the sea cure, so that if anything happens which pushes back the mercury, to. through tube 70, in this chamber, the mercury will not overflow into any other part of the apparatus.
The container 72 contains a temperature sensitive element 73 for a purpose which will be explained. The condenser connected to vessel 72 is in two parts, so that part of the vapor is condensed at a pressure below atmospheric pressure and the remainder at atmospheric pressure. It goes without saying that the evaporator, the adsorber and the parts already described are subjected to a vacuum and do not contain permanent gases. If any permanent gases - enter the system, the speed with which the adsorbent will adsorb the vapors is decreased. Even the smallest amount of permanent gases will significantly affect the rate of adsorption.
The first stage of the condenser is shown in 7.1 and is connected at one end to the receptacle 72 and, by the other, to a small reservoir, see condensate, 75. This stage of the condenser is subjected to a vacuum.
The second stage of the condenser is represented at 76. The condensed vapor collects in a tank 7 7 communicating with the atmosphere through an opening 78. Stage 76 of the condenser is therefore at atmospheric pressure.
The two stages of the condenser are linked so that when the pressure of the vapor being condensed in the first stage rises to the point of slightly exceeding atmospheric pressure, this value is discharged in the second. floor. In the <B>, </B> arrangement shown ,. a bare mercury check valve is used to connect the two stages. It comprises a closed container 79 containing mercury 79a and connected to the tank 75 by a vertical pipe 80 of length such that the level difference between the mercury which is in the container 79 and that which is in the tank 75 or about 760 millimeters.
The second stage, <B> 76, </B> of the condenser communicates with the vessel 79 through the hole 81. The lower end of the tube 80 plunges into the mercury 79a. Vessel 79 is a little larger than necessary to contain all of the mercury, so only a slight increase above the atmospheric pressure is required to force the liquid from the first stage to the second. When, during activation, the pressure in the first stage. of the condenser is established, this mercury is discharged through the tube 80 clans the container 79 and finally, when the pressure in the first stage exceeds that prevailing in the second, the.
vapor and condensate will be discharged from the lower end of tube 80 and rise bubbling through the mercury 79a and then pass through tube 81 into second stage 76 of the condenser. The first stage of the condenser is designed to condense only a part of the released vapor, so that, gradually, the pressure. steam in this first stage will increase until it becomes sufficient to produce the discharge in the second stage.
If all of the liberated vapor were condensed at atmospheric pressure, it would be necessary to heat the entire mass of adsorbent to the temperature corresponding to that pressure before any vapor was discharged into the condenser. With the two-stage method, steam begins to be released and condensed almost immediately after the burner is ignited. By the time the pressure in the first stage reached atmospheric pressure, a considerable portion of the vapor was released from the adsorbent. In other words, the two-stage method allows a considerable part of the adsorbed vapor to be released and condensed before any vapor is released and condensed by the single condenser at atmospheric pressure.
Therefore, the two-stage method greatly reduces the time period required for activation.
The reservoir 77, in which the product of the. condensation, is connected by a pipe 82 to the upper manifold of the evaporator, -so that the condensation product is returned to the evaporator by this pipe. A cooling device 82a .est interposed in the conduit 82. The return of the condensed vapor to the evaporator is governed by a valve 83, one arrangement of which, represented .à. fig. 11, comprises a body 84, provided with an inlet pipe to which is connected the pipe 82. And an outlet pipe 85 connected to the evaporator.
The passage of the fluid, from the inlet to the outlet, is controlled by a valve 86 which cooperates with a seat 87 and which is carried by the bottom of a bellows tube 88, of the. same construction as that described above with respect to valve 36 and secured to body 84 in the same manner. A temperature sensitive element 89 located in the evaporator is connected by a tube 90 with the bellows 88. As the temperature of the liquid in the evaporator rises the bellows 88 is expanded. which opens the valve 86 and allows. the return of the condensed vapor to the evaporator.
As the evaporator is. sou put * at a vacuum and the reservoir 7 7 is at atmospheric pressure, this return is done without difficulty.
Starting and stopping the activation of the; adsorbent material are carried out automatically. A gas or fuel supply pipe 91 is connected to a valve 92, the outlet orifice of which is connected, by means of the pipe 93, to the burner 58, arranged under the adsarber. This valve is normally closed, but means is provided to open it when the amount of vapor condensed in reservoir 77 is sufficiently reduced.
Since the discharge of condensate from reservoir 77 to the evaporator is controlled by valve 88, in turn operating under the influence of the brine temperature, it is seen that fuel valve 92 is thus controlled indirectly by the temperature of this brine.
One of the embodiments of the valve 92 and of the device which actuates it is shown in detail in FIGS. 6, 7 and 8. The valve proper comprises a body 94 divided into two compartments 95 and 96 by means of a partition 97. The inlet pipe 91 communicates with the compartment 96 and the outlet pipe 93, with the compartment 95. In the partition 97, there is an opening 98, which, in the embodiment shown, is blocked by a ball 99. Normally this ball is seated in the opening and closes the latter.
To remove it from its seat and thus furnace fuel to the burner 58 when the quantity of condensation product in the tank 77 is sufficiently reduced, there is provided in this tank a flow tE: ur 100 carrying a rod 101 which rises vertically outside said tank and is provided, at its lower end, with a grooved guide 102 sliding in the outlet passage 103. This passage is closed by the conical valve 10'4 when the float falls. enough to allow the valve to rest on its seat. At its upper end, the reservoir 77 is provided with a tubular extension 105 to which is welded a horizontal collar 106 supporting the valve 92.
At this point, the rod 101 is guided vertically by a sleeve 107 carried by a flange 108 clamped between the flange 106 and a flange or flange 109 formed on the lower end of a vertical tubular cage 110. It is in the flange. 108 is provided the opening 78 which was discussed above. A part of the cage 110 is cut out at 111, for the means which, connecting the valve and the float rod, actuates this valve. A collar 112, fixed by a tightening screw on the rod 101 carries an adjustable screw 118, the end of which is arranged to make contact with a lever 114 rigidly secured to a short shaft 115 extending into the compartment 96 of the. valve body 94.
A tree 115 is subject, ù. inside this body, a hanging arm 116 which, in turn, is engaged, near its free end, with a lever 117. This lever <B> 117 </B> in turn is engaged near its free end with an angled lever 118 which pivots at 119 and whose free end engages with the ball 99. In this way, when the lever 114 is actuated, the movement transmitted to the valve 99 is greatly amplified. In other words, a very slight movement of the lever 114 moves the valve 99 away from its seat. The lever 114 is made of two parts articulated in appearance 120 and held in alignment by a spring 121.
With this construction, if the movement of the flatterer is so great that it forces the lever 118 against the partition 97, the lever 114 may give way. The actuating members of the valve are held in the position shown in FIG. 6 by the bobbin spring 122 (fig. 8) mounted on the shaft 115.
This construction provides a way to open the valve - sharply instead of gradually. One way is. also intended to hold the valve open until substantially all of the vapor has been released from the adsorbent material. It is seen that keel will gradually build up in tank 77 during activation of the adsorbent material and this would raise the float and close the valve before all the vapor has been released from the adsorbent material. .
To prevent this, the cage 110 supports, above the upper end of the float rod 101, a bellows tube 123, of the type already described. This bellows is in communication with the temperature sensitive element, 73, via the tube 12-1, these parts similar to the other thei # - mostats already described being filled with a suitable liquid so that Temperature changes in element 73 will cause bellows 123 to expand and contract.
The lower end of the bellows carries a part 125 provided with a socket in which the upper end of the plunger rod 101 is extended. Once the fuel valve is open and the material has been activated. en route, the released fear comes in contact with element 73. As this vapor is hot, it will expand. the liquid which is in the element, thereby expanding the bellows 123 and forcing the part 125 against the upper end of the float rod 10.1. In this way the float rod will be held in position to keep the valve at. fuel open until the temperature of the vapor surrounding element 73 drops.
This does not occur until substantially all of the vapor has been released from the adsorbent material. During this period of activation, liquid has, of course, accumulated in the reservoir 77, tending to lift the float 100 and close thereby. even the valve 99. Also, when the temperature sensitive element 73 allows the bellows 123 to contract, the float rises allowing the valve .99 to rest on its seat. and intercept the arrival of fuel to the burner.
During this activation, the evaporated vapor fills the adsorber, the condenser and the parts associated with it, thereby expelling any air or any permanent gases in front of it, in the same way as air is expelled from a heat sink. steam heating, when steam is brought to it. Any air, or any permanent gases which have entered the system, or have accumulated in any way, are thus discharged from the reservoir 77 through the opening 78. As the liquid in this reservoir is at an elevated temperature , it will carry virtually no air with it when it is discharged from the tank and returned to the evaporator.
Once the apparatus has been installed, any suitable method can be used to produce the vacuum therein and make the installation ready for operation. If desired, a vacuum pump can be connected to any suitable part of the apparatus for exhausting the air. However, it is preferable to heat the adsorber, which in turn drives vapor out of the adsorber material and expels the air through the exhaust hole 78. Perhaps all or all of the air. permanent gases will not be removed from the system the first time; but it will be. discharged enough for the refrigeration cycle to continue automatically. After one or two activations, all permanent gases at r will be removed from the system and after that.
small amounts that may enter or accumulate will be expelled during each activation.
The operation of the device is. the following: Steam is produced in the evaporator and conducted, through pipe 35, to. the adsorber: If the evaporator is provided with a freezer compartment, the first part of this vapor comes from this compartment, the valve 36 intercepting the flow of vapor coming from the upper part of the evaporator . Once the temperature of the brine in the freezer compartment has dropped sufficiently, the valve 36 opens so that after that, during the adsorption cycle, steam is also taken from the upper evaporator. .
During this time, the condensed liquid flans the tank 77 is returned to the evaporator by the pipe 82, the valve 83 controlling the arrival of the condensate in accordance with the refrigerant effect; that is, the lower the temperature in the evaporator, the lower the return flow of this liquid. Finally, when enough liquid has been discharged from reservoir 77, float 96 drops enough for gas valve 92 to open.
Gas is thus supplied to the gas burner 58, under the adsorber, and is ignited by the. pilot 126. The adsorber is then heated and vapor is released or evolves from the adsorbent material and discharged into the condenser. The first part of the vapor released from the adsorbent material is condensed under vacuum in the first stage 74 of the condenser. Finally, the. pressure in this first stage rises sufficiently for it to discharge into the second stage, or atmospheric pressure condensation stage, of the condenser. Then, the remainder of the vapor is condensed at atmospheric pressure.
All the product.-the condensation collects in the tank see 77. The hot steam coming from the adsorber licks the element -of the thermostat 73, which expands the bellows 123 in contact with the rod 101: of the float 100, thus holding the. gas valve 99 open until substantially all the vapor has been driven from the adsorbent material. Then the temperature of this vapor drops, so that the bellows 12'3 contracts and the valve 99 can close if a sufficient quantity of liquid has accumulated in the reservoir 77.
After the supply of heating agent has been intercepted in this manner, cold air enters the bottom of the adsorber shell and rises along the tubes, which it cools. After some time, the <B>, </B> pressure in the adsorber drops enough for the valve 60 to open and another adsorption cycle to begin.
Like this. at. been said, preferably a brine is used as a refrigerant; but we could make use of other liquids capable of being vaporized under the same conditions. It is also preferable to use, in the adsorber, very porous granular silica gel; house could use other adsorbent gels, or adsorbent materials, having sufficient adsorption power. The silica gel which is preferable to use for the method and apparatus forming the object of the invention should have the same structure as the gel produced by "The Silica Gel Corporation" of Baltimore, Maryland, USA. from America.
As a measure of the adsorbing power of an adsorbent suitable for the invention, it can be said that it should have pores. small enough that it will adsorb at least 10 of its own weight of water when bathed in water. water vapor at a temperature of 30 C and a partial pressure of 2.2 mm Hg.
Although there has been talk of the use of gas as a heating agent, it is obvious that one could use electricity, oil or other heating agents. Of course, if we made use of electricity, the. valve 92 would be replaced by an interrupter.
Another way of controlling the fuel valve 92 is shown in FIG. 13. In this variant, the valve is controlled directly by the temperature in the evaporator instead of being controlled indirectly, from this source, via the float. The vapor condensed in the condenser collects in the tank 77a and is returned to the evaporator through the pipe 82a in the same way as has already been described. To control the gas valve, an element is provided. 140 sensitive to temperature, arranged in the brine which is in the evaporator and connected, by means of a tube 141 with a bellows tube 142.
These elements are filled with a suitable liquid and constitute a thermostat. The lower end of the bellows tube 142 is arranged to contact the valve lever 114, of the same construction as described at. concerning the first embodiment of the invention. When the temperature of the brine rises, the bellows 142 expands, thereby lowering the lever 114 and opening the gas valve.
The lever is held down and therefore the valve open, until substantially all of the vapor has been released from the adsorbent material, by means of a second thermostat consisting of the temperature sensitive element 73, already described, and in a tube 143 connecting this element to a bellows tube 1.14 arranged to press the lever 114 and keep it lowered until the moment when substantially all the va fears have been released from the absorbent material.
In fig. 16, we have. shown a dis position of the apparatus in which the valve 36, previously described, is omitted. In this construction, the upper evaporator E is charged with a weaker brine than the freezer evaporator 29. The brine which is in the latter is of a concentration such that it freezes at about 12 0 at 9 o C below zero. When the device begins an adsorption cycle the vapor is vaporized from both the upper evaporator and the freezer.
The temperature of the brine in these two evaporators drops and soon the brine weaker, ie that in the upper evaporator. freezes. As a result, no more vaporization occurs in this evaporator until the ice has melted. On the other hand, the vaporization in the lower evaporator, or freezer continues, so that the temperature of the brine in this last evaporator drops to the point that it freezes the water contained in the forms. 30. Eventually, the brine in the freezer also freezes so that vaporization is also terminated in that freezer.
At this time, or shortly thereafter, the ice in the upper evaporator will have melted, so that vaporization continues in the upper evaporator. It can therefore be seen that by using brines of two concentrations, it is possible to lower the temperature of the brine. .in the freezer, enough E to freeze the water in the forms, without the valve 36.
For larger installations. it is desirable to have multiple adsorber units. By providing several of these units, each of relatively low capacity and activating them frequently, the adsorbent material is utilized to the maximum extent. In addition, the total adsorbent weight for a given power plant, or capacity, may be a minimum.
An apparatus of this type is shown schematically in FIGS. 2, 3, 4, 5, 9 and 10. With regard to FIG. 2, the evaporator can be of the construction which a. already been described and may or may not have the freezer compartment, as desired. It is connected to the entire adsorber by means of a pipe <B> 150 </B> which ends in a manifold 151. In the embodiment shown, there are three units. adsorber, A '<I> A' </I> and A3, each consisting of a collector such as that already described and each arranged in a heat-insulating envelope.
Each casing is provided with a burner 152, 153, 154, near its lower part, and with a damper, at its upper part, to control the circulation of the heating medium and the air. cold.
The steam emanating from the evaporator is thus conducted to the manifold 151 and passes, through the steam valves 155, 156 and 157, to the sections A ', A2 and A3 of the a-desorber, respectively. These individual valves 155, 156 and 157 provide the means of isolating the a-desorber sections from the evaporator during their activation.
A vertical section of these valves is shown in fig. 4, with valves 156 and'157 open and valve 15.5 closed, as it is during activation of section A 'of the adsorber. Each of these valves comprises an upper bellows tube 158, a lower bellows tube 159 and a rod 160, connecting the two, which carries the valve 161 arranged to press against the bulkhead 162 and closes the existing opening at through it.
The lower bellows tube 159, as shown in Fig. 3, is connected by means of a tube 163a to a temperature sensitive member, 163, adjacent to the tubes, of the adsorber. It goes without saying that there is one of these elements 163 for each of the bellows tubes 159, so that this tube responds to the temperature of the particular adsorber section to which it belongs.
The movable bottom 164 of the upper bellows tube 158 carries a vertical rod 165, aligned with the valve rod 160 and extending above the top of the valve itself, for a purpose which will be explained.
. When the steam valve is closed and the adsorber section is activated, the steam released from the adsorber material passes through the valve box, then through line 1.66 (fig. 3) in a chamber 67 of a container 68- of the construction described in connection with the first. embodiment of the device. It goes without saying that there is one of these receptacles 68 for each of the steam valves. The ash vapor then from chamber 67 through tube 70, rises by bubbling through the mercury in which the lower end of this tube plunges and passes after that, through a short tube 167, into a manifold 169 which is discharge in the condenser of the construction already described.
Near the discharge end of this manifold is a temperature sensitive member 170, connected by a tube 171 to a bellows tube 123 which is the same as that described in connection with the first embodiment of the tube. device and which acts to hold it. fuel valve open as long as it discharges the gas from the adsorber section being activated.
Means are provided to activate each of the adsorber sections in turn and at intervals dependent on the temperature of the brine in the evaporator or the. amount of condensed vapor. For this purpose, the gas valve 92 is connected by means of a pipe 172 to a distributor D (fig. 9), which has a chamber 173 into which the pipe 172 discharges and which, through the intermediary of Individual valves '174,' can be communicated with pipes 1.75, 176 and 177 going to burners 154, 153 and 152, respectively.
The valves 174 are opened in turn and successively by means of a .came 178 carried by a plate 179 wedged on a shaft 180. For each of the valve stems 174, there is a rocker arm 181 in engagement with the end of the rod and yet a roller 182 on which the cam <B> 178. </B> can act. In this way, as the plate 179 turns, the cam 178 successively engages the rollers 18 \? and open valves 174 in turn.
The movements of the steam valves 155, 156 and 157 are used to rotate the platen 179 at desired times. For this purpose, the shaft 180 carries at one .of its ends a toothed wheel 183 (fig. 5) which mesh with a toothed wheel 18.1 integral with a ratchet 185. A shaft 186, arranged at the- above the valves to. steam 155, 156 and 157 are subject to arms 187, 188 and 189, one for each valve. At that of its ends which is adjacent to the ratchet 185, the shaft carries a pawl holder arm 190 on which is mounted a pawl 191 cooperating with said ratchet.
A spring 192 (fig. 5) tends to rotate the ratchet arm 190 in the direction of clockwise movement in fig. 10.
The upper end of each of the valve stems 165 is arranged to act on one of the arms 187, 188 and 189. In the position of the parts shown in FIG. 4, the. The left valve stem 165 has engaged with the arm 187 thereby rotating the shaft 186 and the arm 190 counterclockwise in FIG. 10. This valve stem is associated with the valve 155 and the adsorber section A1 which is being activated at this time.
Once the activation is complete, the valve 161 of the valve 155 opens, which lowers the valve stem 1.65 and allows the shaft 186 to rotate, under the action of the spring 192, in the direction of the clockwise movement in fig. 10. This rotational movement of the shaft 186 is communicated by means of the pawl 191 to the ratchet 185 which, by means of the graining, turns the plate 179 and brings the cam 178 under the next roller, this which opens the next valve 174, so that the next time the main gas valve 92 opens, the adsorber section will be activated. This will happen when the float drops enough to open the valve to. main gas 92.
The burner 153 of the AZ adsorber will then ignite and the temperature-sensitive element 163, finding itself thus heated, will produce the closing of the valve 156. This closing movement will lift the rod 165, which, by the intermediary of the arm 188, will rotate the shaft 186 counterclockwise in fig. 10, so that, when later, said valve 156 opens, the rotation of the shaft in the opposite direction will allow the cam plate 179 to rotate, thereby opening the next gas valve 17.1 of the distributor and by bringing the parts into position so that, the next time the main gas valve 92 is opened,
the adsorber section A3 is activated: It can therefore be seen that the adsorber sections are activated successively and at intervals depending on the temperature of the brine in the evaporator.
Fig. 17 shows a modified arrangement of the parts between the condenser and the evaporator, it being understood that the parts shown in this figure are likely to be used with the simple adsorber shown in FIG. 1 or with the multiple unit adsorber shown in FIG. 2.
The arrangement shown in FIG. 17 is intended to fulfill the following two purposes. 10 Set the adsorption period for the upper evaporator and the lower evaporator or freezer.
20 Prevent air from entering the. float chamber in the evaporator in case water leaks from the latter.
Evaporator E, which could be of any construction, is intended to cool the room, but evaporator El is a freezer like that. at. been described above. Therefore the brine in evaporator E1 must be kept at a lower temperature than the brine in evaporator E.
The vaporized vapor from the evaporator E passes through the. pipe 200 to the container 201 from the bottom of which an annular partition 20 rises. A pipe 203, going to the adsorber and extending into the space ren closed by this partition, passes through the bottom of the container. The freezer evaporator E 'is in communication with the pipe 203 by means of a tube 204. A cap 205 is placed over the upper end of the pipe 203. The vertical wall of this cap is immersed in the mercury 206 contained in the annular space existing between the duct 203 and the partition 202.
As will be described later, the level of mercury 206 rises and falls depending on the amount of water which is above the float in the associated part of the apparatus. The cap 205 is kept out of contact with the upper end of the pipe 203 thanks to the fact that it is carried by the float 207 disposed in the mercury 208 in the annular space between the partition 202 and the outer wall of the vessel 201. This mercury 208 forms the upper part of the barometric column 209, so that the level X of the mercury rises and falls with changes in atmospheric pressure. The annular space siu.é just inside the partition 202 is in communication with a chamber 210- by means of the tube 211.
This chamber, in turn, is connected, by means of a tube 212, to a float chamber 213. The vapors condensed in the condenser C pass into the vessel 21-1 which has, at 215, a hole. evacuation to the atmosphere and which is connected, by a tube 216, with the float chamber 213. The mercury contained in the space included in .dedans. sound wall 202, tube 211 and chamber 210 are balanced by the column of water in tube 212, float chamber 213 and tube 216 and atmospheric pressure. Risk acting on top of the water in the container 214.
Consequently, the level of mercury 206 varies with the atmospheric pressure and with the height of the water column just discussed. Since the level X, of mercury depends on atmospheric pressure and that the level of mercury 206 depends on atmospheric pressure and the water column, the difference in levels will be due exclusively to. column of water. Any changes in atmospheric pressure will not change the difference of these two mercury levels from each other. So when the height of the. water column decreases, the level of mercury 206 drops until it comes below the lower edge of the cap 205.
This places the evaporator E in communication with line 203 and this communication is not interrupted until the height of the water column has increased by the necessary amount.
It emerges from the foregoing that the freezer evaporator E 'is still in communication with the. pipe 203, while the evaporator E is not in communication with this pipe until the height of the water column decreases. In this way, when an adsorption cycle begins, vapor is first taken from the freezer vaporizer E ', which rapidly lowers its temperature to the desired point. During this time, the level of the water in the container 214 and the pipe 216 has fallen so that at the desired point a communication is established between the evaporator E and the pipe 20'3 as a result of the fall. of the mercury level 206 below the lower edge of the cap 205.
After that-, steam will be taken to. evaporator E as well as evaporator E '.
The water condensed in condenser C passes into vessel 214, line 216, vessel 213, tube 212, and chamber 210. Float 217 controls gas valve 92 as described with respect to other forms of gas. execution of the invention. The atmospheric pressure acting on the water resulting from the condensation causes it to rise from the chamber 210, through the tube 218, to the valve 83, described in the other embodiments of the invention, which regulates the speed of the water. water return to. evaporator E.
In the operation of these parts, at the end of an activation period, the water level in the vessel 214 is relatively high because the vapor expelled from the adsorbent material during the activation has been condensed. and collected. Therefore, the cap 205 is luted by the mercury 206. and when the adsorption period begins, the communication between the evaporator E and the adsorber is through it. even intercepted; but there is communication between the adsorber and the freezer evaporator E1. The brine in the latter is therefore rapidly cooled to the desired temperature.
The water level in vessel 214 and tube 216 gradually drops because water is continuously returned to evaporator E. When the water level has dropped to a desired point. in 219, for example, the level of mercury 206 has dropped by a sufficient quantity to come just below the lower edge of the cap 205. The vaporator E is thereby put into communication with the line 203 and the brine which is in the evaporator E is then cooled to the desired temperature. At level 219, the water continues to fall and eventually reaches point 220, eg where float 217 begins to fall, thereby opening gas valve 92 and initiating an activation period. The activation of this activation produces, like this.
at. described in connection with the other embodiments of the invention, the closing of the main steam valve adjacent to the adsorber, so that communication between the adsorber and the evaporators is interrupted. Very soon after this activation period has begun, the water resulting from the cendonsation passes into vessel 214 and the water level gradually rises from 220 to the point indicated in the vessel. 214. The series of operations which have just been described is repeated below.
This device therefore controls the communication between the adsorber and the two evaporators, in such a way that during: an adsorption period, steam is always taken from the freezer evaporator, but that is only taken for part of the time in the refrigeration evaporator. In this way, the brine in the freezer compartment is kept at. a temperature lower than that of the. brine in the refrigerant evaporator.
This device also acts to prevent air from entering the evaporator <B> E </B> if the water column drops to the point of uncovering the lower end of tube 218. As previously indicated , the level of mercury 206 is maintained by the water column and atmospheric pressure acting on the top of the water column. Consequently, as the water column decreases in height, the level of mercury 206 drops and mercury 2061 thereby rises in vessel 210. The parts are proportioned so that when the column of The water drops to level 221, mercury 206a has risen above the lower end of tube 218, causing it to seal that end.
This will prevent more water or air from being forced back through tube 218 into evaporator E. Of course, if the water level drops to 221 or so, and if the level of the mercury 206a, in the container 210, then rises above the lower end of the tube 218, the mercury enters this tube and rises therein. During the next activation period, level 221: water will rise, of course, by lowering the mercury in chamber 210 to. that the lower end of tube 218 is uncovered. At this time, it could be that the first water burst at. through this tube tended to drag a little sea cure to the valve 83.
To prevent this, an expansion chamber 222 is provided which receives any mercury which could thus be entrained at said valve and, after the first surge of water, the mercury will fall back. in the container 2.10.
It will be noted that the valve 104 existing in the arrangements of the invention shown in FIGS. 1 and 2 have been omitted here, this embodiment of the apparatus functioning satisfactorily without this valve; but, if desired, we can keep the said valve: the device will ensure the same results.
In normal operation of the appliance, the water level will not ordinarily drop until 221. However, if the refrigerating appliance is stopped by the interruption of the gas supply, the water will be. gradually brought back to the evaporator, so that the level will drop to 221. If the present device were not provided, air would then pass to the evaporator and the device would be prevented from functioning by the 'air. With the device described here, this cannot happen and, even if the device has not been in use for a long time, it can be put back into action without any difficulty.
In the event that the float is provided with a valve like 104, this valve will prevent water from dropping to 22.1 unless the valve is leaking. If this valve exists, the device which has just been described also prevents air from passing to the evaporator in the event that said valve leaks.
In the case where the device shown in FIG. 17 is associated with several adsorbers such as those shown in FIG. 2, the freezer evaporator is always in communication with one or more adsorbers. so that there is continuous vaporization in this evaporator. However, the eva porator E for the cooling of the room is periodically connected with the absorbers, so that the vaporization in this evaporator is not continuous.
If desired, the valve 83 and the associated thermos tat of all embodiments of the invention can be replaced by a manually operated valve. Preferably, silica gel is used as the porous adsorbent material. If desired, use could be made of gels other than tungstic oxide, stannic oxide, aluminum oxide and titanium oxide, provided they were prepared so as to exhibit the finely porous structure required.
The device shown does not require supervision, can be relied on completely and is tamper proof, making it suitable for the most demanding applications, for example: refrigeration of railway cars.