Appareillage pour le maintien d'une température déterminée à l'intérieur d'une enceinte réfrigérée
Pour le transport et le stockage des denrées périssables, en particulier de celles destinées à l'alimentation, on utilise des installations comportant des enceintes maintenues à basses températures, telles que chambres, wagons, camions, conteneurs frigorifiques. Le maintien d'une température déterminée, voire constante, à l'intérieur de ces enceintes est des plus importants. La réfrigération de ces enceintes est obtenue de diverses manières, dont l'une est la diffusion d'un gaz liquéfié, comme l'azote liquide, à l'intérieur de l'enceinte.
Cette manière convient particulièrement bien pour les installations mobiles destinées au transport des denrées, à savoir les wagons, camions et conteneurs.
Pour le maintien d'une température déterminée, tant dans les enceintes d'installations fixes que dans les enceintes d'installations mobiles, il est fait appel à des appareils commandés électriquement, donc tributaires d'une source d'énergie électrique. Disposer d'une telle source pour des installations mobiles constitue un gros inconvénient, d'autant plus que ces installations se trouvent pratiquement constamment à de grandes distances de leur lieu d'entretien et de révision.
La présente invention a pour objet un appareillage pour le maintien d'une température déterminée à l'intérieur d'une enceinte réfrigérée par diffusion d'un gaz liquéfié provenant d'au moins un réservoir, appareillage ne faisant pas appel à une source d'énergie électrique.
L'appareillage objet de l'invention comporte un dispositif de commande de l'écoulement du gaz liquéfié prélevé du réservoir et introduit dans l'enceinte à réfrigérer, ce dispositif de commande comportant, d'une part, un palpeur de températures placé dans ladite enceinte et, d'autre part, une soupape placée au voisinage dudit réservoir et réglant l'écoulement du gaz liquéfié.
Cet appareillage est, selon l'invention, caractérisé en ce que ledit palpeur comporte une chambre qui contient un liquide à fort coefficient de dilatation en contact thermique avec l'atmosphère de l'enceinte et qui communique par un tube avec un vase à volume variable fermé par une membrane souple et disposé à proximité de la soupape réglant l'écoulement du gaz liquéfié, ledit tube et ledit vase étant pleins d'un liquide et ladite membrane commandant la position de ladite soupape de réglage par rapport à son siège, le tout de telle sorte que les variations de volume du liquide à fort coefficient de dilatation, qui sont dues à des variations de température dans l'enceinte, soient transmises à la membrane de commande de la soupape de réglage et partant à cette soupape.
Comme on le conçoit, les moyens mis en oeuvre pour maintenir une température déterminée (voire constante) à l'intérieur de l'enceinte, fonctionnent d'une manière autonome et sans recourir à une source d'énergie électrique. Les avantages ainsi réalisés font que l'appareillage selon l'invention est tout particulièrement bien destiné aux installations frigorifiques mobiles, voire aux conteneurs pour le transport de denrées périssables, comme ceux décrits dans les brevets suisses no.
456 453 et no. 512 376.
Le dessin annexé représente schématiquement, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareillage selon l'invention.
La fig. 1 est un schéma montrant l'appareillage complet dont les organes sont en position de travail, c'est-à-dire de réfrigération de l'enceinte.
La fig. 2 est un schéma d'une partie des organes de l'appareillage se trouvant à proximité du réservoir dans la position qu'ils occupent pendant que le réservoir est approvisionné en gaz liquéfié.
En référence au dessin, L'enceinte réfrigérée 10 est indiqué à la fig. 1 par un rectangle en traits et points; elle renferme les denrées à conserver.
Les parties de l'installation qui se trouvent en dehors du rectangle, donc en dehors de l'enceinte 10, peuvent être voisines de cette enceinte ou éloignées de celle-ci. Cette enceinte 10 comporte à sa partie supérieure des diffuseurs 11 projetant en elle du gaz liquéfié 12 qui se vaporise immédiatement, en refroidissant l'enceinte et son contenu. Le gaz liquéfié est amené aux diffuseurs 1 1 par une conduite 13 dont la partie amont se trouve à l'extérieur de l'enceinte 10. Il provient d'un réservoir 14 thermiquement isolé, duquel il est prélevé pour être envoyé par une conduite 15 à la soupape en réglant l'écoulement, désignée ci-après comme soupape de réglage 16. Après avoir passé cette soupape, le gaz liquéfié arrive à la conduite 13.
Un palpeur de température, indiqué d'une manière générale par le chiffre 17, est disposé au bas de l'enceinte 10. Il est constitué par deux pièces 18 et 19 vissées l'une dans l'autre et maintenant entre elles une membrane souple 20. Cette dernière détermine deux compartiments séparés 21 et 22 à l'intérieur du palpeur. Le compartiment 21 est rempli d'un liquide 23 à fort coefficient de dilatation, par exemple un chlorofluoro-méthane comme le trichloro-monofluoro-méthane. Le compartiment 22 est rempli d'un liquide 24, de préférence à très faible coefficient de dilatation comme une huile minérale.
Il est en effet avantageux que le liquide 24 ait un coefficient de dilatation plus faible que celui du liquide 23. Un tube 25 met le compartiment 22 en communication avec un vase 26 à volume variable délimité par un godet 27 et une membrane souple 28. La tige 29 de la soupape 16 est fixée à cette membrane 28 et coulisse dans une pièce 30, de telle sorte que la soupape 16 suit les mouvements de la membrane 28 et peut être appliquée sur son siège 31.
Le réservoir 14 qui contient le gaz liquéfié peut être une bonbonne cylindrique dont l'axe longitudinal est horizontal. Il est fixé à un raccord 32, lui-même fixé à un carter 33. Un robinet rotatif est indiqué schématiquement en 34. Les détails de construction de ce robinet ne sont pas représentés au dessin. Ce robinet 34 est sous la commande d'une manette accessible de l'extérieur du carter 33. Selon les différentes positions que peut occuper le robinet 34, les deux conduites 35 et 36 passant dans le raccord 32 et s'étendant à l'intérieur du réservoir 14 peuvent être branchées soit comme représenté en traits pleins à la fig. 1 (position de travail), soit comme représenté en traits pleins à la fig. 2 (position d'approvisionnement).
La conduite 35 s'étend dans le réservoir 14 jusqu'au bas de celui-ci alors que l'extrémité de la conduite 36 se trouve dans la partie haute du réservoir. La conduite 35 sert tantôt à l'approvisionnement (recharge) du réservoir 14 en gaz liquéfié (voir fig. 2) tantôt au prélèvement de gaz liquéfié pour le refroidissement de l'enceinte 10 (voir fig. 1). La conduite 36 débouche à l'atmosphère (fig. 2) lors de l'opération d'approvisionnement en gaz liquéfié et sert alors de purge du gaz non liquéfié restant dans le réservoir et, lors du prélèvement de gaz liquéfié, elle est branchée sur un canal 37 ménagé dans le carter 33.
Deux soupapes de sûreté indiquées schématiquement en 38 et 39, sont branchées sur le canal 37 et débouchent à l'atmosphère. La première 38 de ces soupapes fonctionne à une pression supérieure (par exemple 1,2 Bar) à la pression de fonctionnement de la deuxième soupape 39 (par exemple 0,9
Bar). La première soupape 38 a un débit plus grand que celui de la deuxième 39. Le canal 37 se termine par un rétrécissement et communique avec un espace 40 au-dessus de la membrane 28 lorsque le liquide 24 est rétracté; cette communication est interrompu lorsque la membrane 28 soulève la soupape 16 de son siège 31.
Le carter 33 porte une embouchure 41; celle-ci pourrait être d'une seule pièce avec le carter. Cette embouchure 41 présente une cavité 42 et un téton 43. Ce dernier constitue un axe pour un disque rotatif 44 lequel est percé d'ouvertures 45 et 46 de diamètres différents. La matière du disque 44 a un coefficient de dilatation plus élevé que celui de la matière de l'axe 43. Le raccord 32, le carter 33, l'embouchure 41 et l'axe 43 sont en une ou plusieurs matières bonnes conductrices du froid; ces organes se trouvent donc refroidis par le réservoir 14. L'axe 43 communique son froid au disque 44 et il en résulte que ce dernier se trouve bloqué sur son axe 43 tant que du gaz liquéfié se trouve dans le réservoir 14 du fait de la transmission du froid dégagé par ledit gaz jusqu'au disque 44.
Une valve 47, représentée schématiquement au dessin, est de construction telle qu'elle ferme hermétiquement le passage de la cavité 42 au conduit 35 (fig. 1) et qu'elle ouvre ce passage (fig. 2) lorsqu'un embout est introduit dans la cavité 42.
Le fonctionnement de l'appareillage qui vient d'être décrit est le suivant:
Le réservoir 14 étant vide, le robinet 34 est mis dans la position correspondant à la fig. 2. Le remplissage ou la recharge du réservoir 14 en gaz liquéfié se fait alors par l'ouverture 45, la cavité 42, la valve 47 ouverte et la conduite 35.
Les différents organes qui viennent d'être énumerés se trouvant à la température ambiante, le disque 44 peut tourner sur son axe 43. L'ouverture 45 a donc été amenée en regard de la cavité 42; cette ouverture 45, qui est plus grande que l'ouverture 46, permet le raccordement de l'appareillage à une source d'un gaz liquéfié déterminé, par exemple d'azote. Le froid dégagé dès le début du remplissage du réservoir 14, bloque le disque 44 sur son axe 43; il n'est alors plus possible de brancher sur l'appareillage une source d'un autre gaz, puisque les cylindres qui constituent les sources d'approvisionnement en gaz liquéfié ont des embouts de calibre différent selon les gaz qu'ils contiennent.
Pour remplacer une charge en un gaz liquéfié déterminé par un autre gaz, par exemple remplacer l'azote par l'oxygène, il faut mettre le réservoir 14 en communication avec l'atmosphère par la conduite 36 de purge et attendre le réchauffement du réservoir 14 et partant de l'axe 43 pour pouvoir tourner le disque 44 et amener l'ouverture 46 en regard de la cavité 42.
Pour le remplissage du réservoir 14, on introduit l'embout de la source de gaz liquéfié dans la cavité 42, ce qui provoque l'ouverture de la valve 47 (fig. 2) et on fixe cet embout à l'appareillage. La vanne de la source peut alors être ouverte.
Le gaz liquéfié s'écoule dans le réservoir 14 et le gaz non liquéfié se trouvant dans celui-ci s'en échappe à l'atmosphère par la conduite 36 de purge. Sitôt que du gaz liquéfié sort par cette conduite, la vanne de la source est fermée, le robinet 34 est tourné et amené dans la position correspondant à la fig. 1. La source de gaz liquéfié est débranchée de l'appareillage et ce dernier entre en fonctionnement.
Du gaz liquéfié s'écoule par la conduite 35 (qui fonctionne alors comme conduite de prélèvement) par la conduite 15, passe la soupape 16 qui est ouverte, puis est dirigé sur les diffuseurs 1 1 par la conduite 13. Le gaz liquéfié, puis pulvérisé en 12 refroidit l'enceinte.
La pièce 19 est bonne conductrice du froid, de sorte que le refroidissement de l'enceinte 10 est transmis au liquide 23 à fort coefficient de dilatation du palpeur 17. Ce liquide se contracte, ce qui déplace la membrane 20. Ce déplacement est transmis à la membrane 28 par le liquide 24 contenu dans le tube 25. Un abaissement de la température dans l'enceinte 10, se traduit par une diminution du volume du vase 26 à volume variable et partant par un déplacement de la membrane 28 dans le sens du rapprochement de la soupape 16 de son siège 31.
Le débit d'écoulement du gaz liquéfié au travers de la soupape 16 se trouve donc sous la dépendance de la température régnant dans l'enceinte 10. Par une adaptation de la distance entre la soupape 16 et son siège 31 pour une température donnée désirée à l'intérieur de l'enceinte 10, il est possible de régler le débit d'écoulement commandé par la soupape 16 pour maintenir cette température désirée dans l'enceinte 10.
Ce réglage de débit dépend principalement de la perte de frigories par l'enceinte.
Les soupapes de sûreté 38 et 39 fonctionnent en cas de surpression dans l'appareillage, la soupape 39 entrant en action
avant la soupape 38. Au cas où la température dans l'enceinte 10 viendrait à être fortement trop basse, la membrane 28 se retirerait suffisamment à sa périphérie pour que du gaz liquéfié passe du canal 37 dans l'espace 40 et provoque la fermeture de la soupape 16. Le gaz emprisonné en 40 s'en échappe à la longue le long de la tige de la soupape 16.
Comme on le conçoit, l'appareillage qui vient d'être décrit fonctionne donc de lui-même, sans nécessiter l'apport d'énergie extérieure; il est autonome.
Un seul réservoir 14 est représenté au dessin, mais l'installation de réfrigération pourrait en comporter plusieurs. Pour cela, le carter 33 peut présenter des conduits communiquant d'une part avec les conduites 35 et 36 et, d'autre part, avec les conduites correspondantes d'un ou plusieurs autres réservoirs pour le gaz liquéfié.
Dans une variante de l'appareillage décrit ci-dessus et représenté au dessin, la membrane 20 peut être supprimée et les liquides 23 et 24 sont le même liquide, c'est-à-dire un liquide à fort coefficient de dilatation. Le manque de précision qui en résulte dans la transmission des variations de volume du liquide 23 à la membrane 28 est tout à fait négligeable, vu qu'en réalité le volume du liquide 23 est beaucoup plus important que celui du liquide 24.