Appareil réfrigérateur à ammoniaque. La présente invention se rapporte à, un appareil réfrigérateur à ammoniaque compre nant des éléments en fer, la plupart tubu laires, fixés les uns aux autres, et a pour but de prévoir des moyens de fixation de ces élé- inents, grâce auxquels on élimine les inconvé nients et le travail considérable occasionnés par les soudures à l'arc électrique ou au cha lumeau, tout en réalisant des scellements ri gides et étanches des parties jointives.
A cet effet, l'appareil réfrigérateur objet. de la présente invention est caractérisé en ce que les parties jointives de ces éléments sont scellées par des films capillaires d'un alliage de fer et de phosphore dont le point de fusion est inférieur au point de fusion des éléments de fer, film pénétrant. jusque dans le métal des parois des parties scellées, les parties join tives de ces éléments étant. disposées et cons truites de manière à se renforcer mutuelle ment, de sorte que les déformations dues à la pression intérieure et à l'application d'autres forces se produisent dans d'autres parties avant de se produire dans lesdites parties join tives.
Jusqu'à présent, on avait écarté l'utilisa tion d'alliages de fer et de phosphore pour les appareils réfrigérateurs à ammoniaque, soumis à de hautes pressions internes, en rai son de la fragilité habituelle de ces alliages qui, cependant, sont appliqués comme maté riel de soudure et de colmatage, par exemple, pour l'obturation des tubes électroniques à vide. De préférence, l'alliage utilisé pour réali ser l'appareil réfrigérateur selon l'invention comprend de 9 à 15 '/o de phosphore, le reste étant du fer. Cette marge de pourcentage englobe le premier eutectique qui se trouve à environ 10,2 % de phosphore.
Il est étonnant de constater que, contraire ment au cuivre ou à tout autre matière de brasage, l'alliage fer-phosphore coule de lui- même et peut être utilisé en présence d'oxy gène.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appa reil réfrigérateur selon l'invention et la fixa tion de plusieurs éléments tubulaires de cet appareil.
La fig. 1 est une vue d'ensemble d'un appareil réfrigérateur à ammoniaque.
Les fig. 2, 3, 4, 5 et 7 sont des coupes de détails de certains raccords de l'appareil de la fig. 1 avant le brasage.
La fig. 6 est une coupe de détail des rac- eords de la fig. 5 après le brasage.
La fig. 8 est une vue en plan de la fig. 7, et la fig. 9 est une vue analogue à celle de la fig. 7 montrant le joint après le brasage.
En se rapportant à la fig. 1, un généra teur 10 présente un tuyau de chauffage 11. Un brûleur non représenté est disposé de ma nière à projeter sa flamme à l'extrémité infé rieure du. tuyau 11. L'extrémité inférieure d'une conduite 12 de purification est reliée au générateur. L'extrémité supérieure de la conduite 12 est reliée par une tubulure 13 à -Lui tuyau 14 d'un condenseur à ailettes. Le générateur 10 est relié par une tubulure pour vapeur 15 à un récipient séparateur 16. La partie supérieure de récipient 16 est reliée par un tuyau 17 au purificateur 12. La partie inférieure du récipient 16 est reliée par une tubulure 1.8 à un passage d'un échangeur 3. liquide 19.
L'autre passage de l'échangeur 19 est relié par une tubulure 20 au purifica teur 12.
Un absorbeur 21 comprend un serpentin à ailettes 22 et un récipient à accumulation 23. Le récipient 23 est relié à l'échangeur 19 par une tubulure 24 et à un échangeur à gaz 25 par une conduite 26. Le serpentin 22 est relié par une conduite 27 à l'échangeur à gaz 25. L'absorbeur est aussi relié par une portion de la conduite 27 et par une tubulure 28 à l'échan geur à liquide 19.
Un évaporateur à serpentin 29 est logé dans un compartiment d'accumulation réfri gérateur isolé 30. L'extrémité supérieure de l'évaporateur 29 est reliée par une conduite 31, une conduite 32, un échangeur à gaz 33, une conduite 34, l'échangeur à gaz 25 et la conduite 27 à l'extrémité supérieure du ser pentin absorbeur 22. L'extrémité inférieure de l'évaporateur 29 est reliée par une conduite 35, l'échangeur à gaz 33, une conduite 36, l'échangeur à gaz 25 et la conduite 26 au récipient absorbeur 23.
L'extrémité inférieure du condenseur 14 est reliée par une tubulure 37 à la conduite 31 qui communique avec l'extrémité supé rieure de l'évaporateur 29. Le condenseur 14 comprend un évent 38 qui va du sommet du condenseur à la conduite 26. Un accumula teur de gaz 39 est relié à l'évent 38.
Les organes décrits ci-dessus sont faits de tubes d'acier de grandeurs différentes fixés les uns aux autres suivant la présente inven tion. Le système est vidé, puis chargé d'une solution aqueuse d'ammoniaque et d'hydro gène gazeux. La solution remplit la partie inférieure de l'appareil jusqu'à un niveau situé juste au-dessous du raccord du serpen tin absorbeur 22 avec le récipient absorbeur 23. Le gaz occupe la partie du système située au-dessus du niveau de la solution.
Lors du fonctionnement, de la chaleur est fournie au générateur 10. Comme on le sait, cette application de chaleur peut être commandée thermostatiquenient par la condi tion de température de l'évaporateur 29. De la vapeur d'ammoniaque est expulsée de la solution dans le générateur 10. Une partie de cette vapeur va du générateur par le purifica teur 12 et la tubulure 13 dans le condenseur 14. Une autre partie de cette vapeur passe par la tubulure 15 produisant la montée du liquide de cette tubulure dans le récipient 16. Cette vapeur montante passe du récipient 16 par le tube 17 dans le purificateur 12 et, de là, par la tubulure 13, va au condenseur 14.
La vapeur dans le condenseur 14 se con dense en liquide qui coule de l'extrémité infé rieure du condenseur par la tubulure 37 et la conduite 31 dans l'extrémité supérieure de l'évaporateur 29.. L'ammoniaque liquide se vaporise dans l'évaporateur 29, produisant un effet réfrigérant refroidissant le compar timent 30. La vapeur d'ammoniaque formée dans l'évaporateur 29 se diffuse dans l'atmo sphère d'hydrogène, et le mélange résultant d'hydrogène et de vapeur ammoniaque coule de l'extrémité supérieure de l'évaporateur 29 par les conduites 31 et 32, par l'échangeur à gaz 33, la conduite 36, l'échangeur à gaz 25, la conduite 26 et la partie supérieure < lu récipient 23 dans l'absorbeur 22.
Du liquide d'absorption dilué passe du récipient. séparateur 16 par la tubulure 18, l'échangeur à liquide 19, la tubulure 28 et l'extrémité inférieure de la conduite 27 dans l'extrémité supérieure du tube absorbeur 22. Le liquide d'absorption coule vers le bas dans le serpentin 22 en direction du réci pient absorbeur 23.
Le liquide absorbe la vapeur d'ammoniaque dans le tube 22; la solution enrichie résultante passe du réci pient absorbeur 23, par la tubulure 24, l'échangeur à liquide 19, la tubulure 20 et, le purificateur 12 dans le générateur 10. lie gaz faible va du tube absorbeur 22 par la conduite 27, l'échangeur à az 25, la coli <B>n</B> duite 34, l'échangeur à gaz 33 et la conduite 35 jusqu'à l'extrémité inférieure de l'évapo rateur 29.
Des gaz non condensables coulent du con denseur 14 par l'évent 38 vers le circuit ga zeux décrit ci-dessus. Le récipient 39 situé clans l'évent 38 contient une quantité d'hydrogène en réserve, qui, lorsque la pres sion dans le système s'accroît sous les condi tions de haute température, est déplacée par la vapeur d'ammoniaque provenant du con- denseur 14; le gaz déplacé pénètre dans le circuit à gaz, de sorte que la réfrigération continue dans les conditions de haute pres sion sans que la vapeur d'ammoniaque soit insuflée dans le circuit gazeux.
La fig. 2 est une coupe à plus grande échelle montrant comment est constituée une extrémité du générateur 10. La tubulure 11 est située concentriquement au tuyau enve loppant 40. Cette tubulure s'étend au-delà de l'extrémité du tuyau enveloppant. Une pièce annulaire terminale 41 présente une lèvre extérieure 42 qui entoure l'extrémité du tube enveloppant 40, et une lèvre inté rieure 43 qui forme manchon autour de la tubulure 11. La lèvre 42 de la pièce termi nale 41. ferme l'extrémité du tuyau 40. Bien que, dans un but de clarté, le dessin indique un jeu considérable, le joint doit forcer ou présenter un jeu d'au plus 0,4 mm. Ceci s'applique à tous les joints de l'appareil.
Avec un joint de ce genre, les parois des éléments de l'appareil, par exemple la paroi 40 et le tuyau 11, se déformeront d'abord, sous l'action de la pression intérieure ou d'une force appliquée de l'extérieur dans d'autres régions que celles qui constituent le joint, lequel se déformera en dernier lieu. Un anneau 44 en alliage de brasage est. disposé autour du tuyau enveloppant 40 contre le manchon, entre le tuyau envelop pant et la lèvre 42 de la pièce terminale 41; un autre anneau 45 de matière de brasage est disposé sur la tubulure 11 contre le manchon, entre cette tubulure et la lèvre intérieure 43.
Les anneaux 44 et 45 sont. obtenus par un procédé connu en métallurgie, qui consiste à agglomérer des matériaux en poudre pour former l'anneau. L'anneau est un alliage (le fer et de phosphore, à 9 /o de phosphore. La température du joint est portée à une valeur située entre 950 et 1000 C, c'est-à-dire au- dessus de la température de fusion de la ma tière du brasage et au-dessous du point de fusion du fer. La matière de l'anneau coule et se répartit par capillarité entre les surfaces de chaque lèvre du joint et forme un colma tage à chaque bord du joint, comme décrit plus loin en référence aux fig. 5 et 6.
La fig. 3 est une coupe à échelle agrandie montrant comment est faite l'extrémité supé rieure du récipient séparateur 16. Une cu vette retournée 46 est disposée dans l'extré mité supérieure d'un tuyau formant le réci pient 16, la paroi latérale de cette cuvette 46 et le tube 16 formant un joint à manchon. Un anneau 47 en matière de brasage est disposé contre un bord du joint, de sorte que, lorsque la température s'accroît au point de fusion de la matière du brasage, cette matière coule clans le joint et se répartit par capillarité.
La fig. 4 est une section à échelle agrandie montrant comment est faite l'extrémité inffi- rieure du récipient séparateur 16. La tubu lure 17 s'étend hors du tuyau 16, concentri quement à celui-ci. L'extrémité inférieure du tuyau 16 est étirée ou traitée différemment de faon à former un col qui constitue un man chon autour de la tubulure 17. Un anneau 48 de matière de brasage est disposé contre le bord inférieur du manchon. Lorsque la tempé rature s'accroît, la matière de l'anneau 48 fond et coule dans le joint par capillarité.
La fig. 5 est une coupe à échelle agrandie montrant comment est faite une section du tube condenseur 14 et du tube absorbeur 22. Le tube condenseur 14 est fait de plusieurs cuvettes emboîtées 49, les bords plats de ces cuvettes constituant les ailettes de radiation de la chaleur. Les cuvettes emboîtées 49 for ment une série de joints à manchon contre chacun desquels est disposé un anneau 50 en matière de brasage. Lorsque la température monte au-dessus du point de fusion de la ma tière de brasage, cette dernière coule par (;a- pillarité dans chaque manchon, formant un film mince de liant autour de chaque bord des joints.
Ce film de métal ainsi formé est repré senté à une échelle largement agrandie dans la fig. 6; il est désigné par 51.
La fig. 7 est une coupe à échelle agrandie montrant comment est fait un joint entre l'échangeur à liquide 19 et la tubulure 20. L'extrémité inférieure de la tubulure 20 pé nètre dans un trou du tube extérieur de l'échangeur 19. Une plaquette annulaire 52 entoure la tubulure 20 et est conformée de manière à reposer à plat sur la surface exté rieure de l'échangeur 19. Pour la clarté de la description, les espaces libres ont été exagérés, mais les parties 19, 20 et 52 s'ajustent exacte ment, avec des tolérances allant de l'ajuste ment à force à 0,4 mm de jeu.
Ainsi cons truites et disposées, ces parties se renforcent les unes les autres, de sorte que sous l'action d'une pression intérieure ou d'une force appli quée de l'extérieur, les déformations se pro duisent dans les parties libres des parois avant de se produire dans les joints. Un anneau 5â en alliage de fer et de phosphore est disposé autour de la tubulure 20 au-dessus de la ron delle 52 (fig. 7 et 8). Lorsque le point de fusion dudit alliage est atteint, il coule dans les interstices de dimensions capillaires entre les éléments de fer 19, 20 et 52 et se répartit par capillarité entre ces éléments, formant un.
film représenté en coupe à échelle agrandie dans la fig. 9, film qui s'étend et se disperse dans le métal des surfaces contiguës des élé ments 19, 20 et 52.
Quelques-uns des raccords de l'appareil ont été décrits en détail pour illustrer com ment peut être réalisée l'invention. La condi tion principale pour la formation de ces rac cords est la forme en manchon des parties à. joindre et l'ajustement relativement étroit de ces parties de manière à produire à la fois un renforcement résistant à. la déformation du joint et une complète répartition par capilla rité de la matière liante. Le filet de matière de brasage entourant complètement chaque bord du joint, comme le montrent. les fig. 6 et 9, est la preuve d'une étanchéité absolue. Cela constitue un grand progrès dans la réfri gération à l'ammoniaque.
Lorsque les éléments en fer sont joints par soudure au chalumeau, chaque raccord est fait en assemblant des par ties en fer. Un joint soudé, le seul type de joint connu dans les appareils réfrigérants en fer, demande de l'habileté, des contrôles et risque de n'être pas étanche; il demande un travail considérable dans le contrôle des fuite et dans le resoudage. Après une nouvelle sou dure pour réparer un joint perdant, un con trôle est de nouveau nécessaire et ce processus de resoudage et de contrôle est répété ;jus qu'à ce que tous les éléments aient subi le contrôle avec succès. C'est une source de fiais considérables qui se retrouve dans le prix payé par le public.
La valeur de la présente invention réside dans le fait qu'elle perm,,t de diminuer le nombre des contrôles.
En utilisant un alliage de brasage fer- phosphore à. 9 0iô de phosphore, des joints ont été obtenus dans des appareils réfrigérateurs qui supportèrent plus de 175 lig par em2 de pression interne et demeurèrent étanches. La température de brasage pour un tel matériel est de préférence située entre 950 et 1000 <B><I>C</I></B>. Des microphotographies de joints faits dans ces conditions montrent qu'il y a dispersion de la matière liante dans les parois contiguës des éléments joints.
De telles microphotogra phies montrent également que la matière liante forme un film. continu tout autour de la. surface du joint.. Et c'est ainsi que ce joint est, tellement résistant et étanche.
Bien qu'une forme particulière d'anneau de brasage ait été décrite, on comprendra que la matière de brasage pourrait être appliquée d'une autre faon. Par exemple, un alliage en poudre pourrait être mélangé à un liant pour former une pâte, ou bien la poudre pourrait être maintenue dans un sac en une matière ne formant pas de cendre telle que la piroxyline ou une autre laque de nitrocellulose. La ma tière de brasage pourrait avoir la forme de grains ou de tablettes lors de son application puisqu'elle coule ensuite par capillarité lors que son point de fusion est atteint. La forme annulaire est naturellement très avantageuse pour une grande production.
De nombreuses autres modifications et changements peuvent se faire sans sortir des limites de l'invention.