Brevet FR2015598A1 — publié le 19700430

La lubrification des compresseurs d'installations frigorifiques pose certains problèmes résultant du mélange de l'agent réfrigérant avec l'huile lubrifiante. Ainsi, par exemple des chutes de pression soudaines dans le réservoir de lubrifiant 5 qui se produisent lors du démarrage du compresseur, provoquent 1'évaporation de l'agent réfrigérant en solution dans l'huile et provoquent ainsi une formation de mousse. Il a donc fallu recourir à des mesures particu lières, notamment à un chauffage préalable par des corps de chauffe électriques, pour empêcher que l'huile IQ lubrifiante pénètre sous forme de moussé dans les paliers et com.-promettre ainsi leur fonctionnement. Ce chauffage réduit toutefois la stabilité de l'agent réfrigérant. De plus, il est néces« saire de prévoir un séparateur d'huile en aval du compresseur et de procéder périodiquement à l'évacuation de l'huile qui s'accu-15 mule dans l'évaporateur. La chaleur engendrée par frottement dans les paliers doit être évacuée.continuellement, par exemple par un échangeur de chaleur refroidi à l'eau. D'autre part, il a été constaté que la présence de la mousse dans l'évaporateur, due à la présence d'une faible quanti-20 té d'huile dans l'agent réfrigérant, permettait de réduire d'une manière sensible la quantité de réfrigérant nécessaire a remplir l'évaporateur, sans que le transfert de chaleur soit affecté. Etant donné que les grandes installations frigorifiques et, en particulier, celles comportant un.évaporateur du type com-25 prenant des tubes immergés dans l'agent réfrigérant, nécessitent l'emploi de quantités considérables de cet agent et que le coût de ce dernier s'élève ainsi dans beaucoup de cas à une partie notable du coût total de l'installation, il est donc évident que toute mesure permettant de réduire la quantité d'agent réfrigé;.-. 30 rant dans 1'installation présente un intérêt économique considérable. La présente invention a pour objet un dispositif de lubrification du compresseur d'une installation frigorifique permettant d'éliminer les inconvénients des dispositifs connus 35 tout en permettant de réduire la quantité des réfrigérants nécessaire. Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il comprend un premier conduit reliant la partie supérieure du carter du compresseur au côté aspiration de ce dernier, et cela en un point où règne une pression inférieure à celle qui règne dans l'évapo-40 rateur de l'installation un échangeur de chaleur relié à 69 27869 2 2015598 1'évaporateur par un conduit d'amenée d'agent réfrigérant liquide et à la partie supérieure de ce carter par un conduit d'évacuation d'agent réfrigérant, une pompe servant à aspirer de l'huile du carter et à la refouler à travers cet échangeur afin de la refroi-5 dir, et un conduit de lubrification servant à conduire l'huile refroidie aux paliers du compresseur afin de lubrifier ces derniers Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution et une variante du dispositif de lubrification conforme a l'inventiop, faisant partie d'une 10 installation frigorifique. La fig. 1 est un schéma d'une installation frigorifique comprenant un dispositif de lubrification selon cette forme d'exécution. La fig. 2 est un schéma d'une installation frigorifique 15 comprenant une variante du dispositif de la fig. 1. Les éléments analogues sont désignés par les mêmes chif-'fres.de référence dans les dçyx figures du dessin. La fig. 1 montre une installation frigorifique comprenant un compresseur 1 relié par un conduit d'aspiration 2 à un évapo-20 rateur 3 et par un conduit de refoulement 4 à un condenseur 5. Un conduit de condensât 6 muni d'un détendeur 7 relie le condenseur 5 à l'évaporateur 3. Un moteur électrique M entraîne le compresseur 1 dont l'arbre d'entraînement 8 est monté dans les pa-liers 9, 10 disposés dans un carter 11 contenant un bain 12 25 d'huile lubrifiante. L'évaporateur 3 est, en l'occurrence, du type "à tubes 13 immergés dans un bain 14 d'agent réfrigérant en ébulli-tion, celui vendu sous la dénomination commerciale "Fréon" et du type R 12. Cet agent réfrigérant effectue dans cette installation un cycle classique de réfrigération par compression^ l'agent évapo-30 ré dans l'évaporateur 3, à une pression Po et une température to» étant aspiré par le compresseur 1 et refoulé, à une pression Po, -, vers le condenseur 5 où il est condensé à une température to. Le conduit 6 conduit l'agent réfrigérant condensé à l'évaporateur 3, en passant par le détendeur 7 qui ramène sa pression à la pression 35 Po. Le dispositif de lubrification comprend un conduit 15 reliant la partie supérieure du carter 11 à un tube de venturi 16 disposé dans le conduit d'aspiration 2 de manière que la vitesse de l'agent réfrigérant gazeux soit augmentée et la pression 40 statique soit diminuée en conséquence, dans ce tube de venturi 16. 69 27869 O 2015598 Ce conduit 15 permet ainsi l'aspiration, par le compresseur 1, des gaz se trouvant dans le carter 11 et ce dernier est ainsi maintenu à une pression PI inférieure à la pression Po qui règne dans l'évaporateur 3,Le dispositif de lubrification comprend en outre 5 un échangeur de chaleur 17 servant à refroidir l'huile lubrifiante prélevée du bain 12 du carter 11 au moyen d'un conduit 18 muni d'une pompe 19. L'huile refroidie passe ensuite de l'échangeur 17, par les conduits 20, 21 et 22 aux paliers 9 et 10 afin de lubrifier ces derniers et se déverse ensuite dans le bain 12. Le re-10 froidissement s'effectue dans l'échageur 17 au moyen d'agent réfrigérant liquide prélevé du bain 14 de l'évaporateur 3 par l'intermédiare d'un conduit 23, l'agent réfigérant réchauffé passant ensuite dans un conduit 24 débouchant dans la partie supérieure du carter 11 . L'agent réfrigérant s'écoule ainsi de l'éva 15 porateur 3 au carter 11 grâce à la différence de pression Po-Pl. De plus, le carter 11, étant disposé, en l'occurrence, au-dessus de l'évaporateur 3, l'on obtient également un effet de convection dû à l'ébullition de l'agent réfrigérant dans l'échangeur 17 et le conduit vertical 24. L'agent réfrigérant s'évapore ainsi en 20 arrivant à la partie supérieure du carter 11 d'où il est aspiré continuellement à travers le conduit 15 par le compresseur 1. L'établissement, par le oonduit 15, de la différence de pression Po-Pl, entre 1'évaporateur 3 et le carter l!s assure ainsi la circulation d'une partie déterminée de l'agent réfrigéran 25 à travers l'échangeur de chaleur 17, ce qui permet de maintenir l'huile lubrifiante à une température appropriée par évacuation de la Chaleur engendrée par frottement dans les paliers 9 et 10. Il est à remarquer que l'huile lubrifiante, qui est entraînée par l'agent réfrigérant et amenée à l'évaporateur 3, est 30 maintenue dans une proportion à peu près constante dans le bain 14 de réfrigérant du fait que le conduit 23 assure le recyclag de l'huile, avec l'agent réfrigérant liquide, vers le carter 11. Le dispositif décrit ci-dessus permet ainsi la lubrification efficace des paliers du compresseur tout en éliminant les 35 mesures onéreuses nécessaires actuellement pour empêcher la migration d'huile dans l'installation et assurer l'évacuation de l'huile qui s'accumule dans les évaporateurs des installations frigorifiques a compresseur. La faible quantité d'huile contenue dans le bain 14 de réfrigérant n'a pas d'effet nuisible sur le 40 transfert de chaleur dans l'évaporateur 3, elle provoque, par - 69 27869 2015598 contre la formation de mousse dans ce dernier de sorte que la quantité d'agent réfrigérant nécessaire pour former le bain 14 permettant d'immerger les tubes de refroidissement 13 peut être réduite. Ceci présente un avantage économique important, notamment 5 dans les grandes installations. La fig . 2 représente une installation frigorifique analogue à celle décrite ci-dessus et comprenant un dispositif de lubrification selon une variante, Ce dispositif comprend également un échangeur de chaleur 17 servant à refroidir de l'huile 10 lubrifiante, prélevée du bain 12 du carter 11 par un conduit 18 muni d'une pompe 19, Un conduite 23 sert à prélever de l'agent réfrigérant liquide du bain 14 et le conduire vers l'échangeur 17 où il est chauffé puis amené par un conduit 24 dans la partie supérieure du carter 11. Un conduit 15 et un tube de venturi 16 15 servent,, comme dans le cas précédent, à maintenir le carter 11 à une pression PI inférieure à la pression Po régnant dans l'évaporateur 3, et à aspirer ainsi l'agent réfrigérant gazeux du carter 11. Dans cette variante, l'huile refroidie sortant dé l'échan 20 geur est amenée par un conduit 25 à un réservoir 26 pour, former dans celui-ci un bain 27 d'huile froide. Ce réservoir 26 communique à sa partie supérieure, paz- un conduit 28, avec l'évaporateur 3 et cela en un endroit où l'agent réfrigérant contenu dans ce dernier se trouve à l'état gazeux® Le conduit 28 forme ainsi 25 un déversoir servant à ramener l'exès d'huile à l'évaporateur 3 où il se mélange avec l'agent réfrigérant du bain 14. L'huile servant à lubrifier les paliers du compresseur est prélevée du bain 27 par le conduit 20 et amenée aux paliers 9 et 10 par les conduits 21 et 22 respectivement. 30 Etant-donné que le réservoir 26 se trouve à la même pression Po que l'évaporateur 3, la circulation d'huile froide du bain 27 vers les paliers 9 et 10 effectuée grâce à la différence de pression Po-Pl. L'effet de pompage que produisent les paliers 9 et 10 contribue également à assurer la circulation d'huile vers 35 ces derniers. Ainsi, dans cette seconde variante» la pompe 19 sert uniquement à aspirer de l'huile du carter 11 et à la refouler, à travers l'échangeur 17 et le conduit 25, dans le réservoir 26. Le dispositif de lubrification décrit ci-dessus, comprend 40 donc un circuit primaire à circulation d'huile et un circuit 69 27869 2015598 d'agent réfrigérant. Ce circuit secondaire servant au refroidissement de l'huile sert également à récuperer l'huile se trouvant dans l'évaporateur et à la ramener au carter. A cet effet, le conduit • prélèvement 23 communique de préférence, avec l'évaporateur 3 en 5 un point où la concentration d'huile est elevée, par exemple, le point le plus bas du bain réfrigérant en ébullition. Il s'est avéré avantageux de faire fonctionner l'installation de manière que le bain de réfrigérant en ébullition dans l'évaporateur contienne un faible pourcentage d'huile lubrifiante, 10 par exemple 5 % en poids, dans le cas où l'agent réfrigérant est celui vendu sous la dénomination commerciale "Fréon 12" ceci afin de foirmer de la mousse dans le bain pour permettre d'immerger les tubes avec une quantité relativement faible d'agent réfrigérant. Dans le cas d'une installation de 500 000 kcal/h, par 15 exemple, le débit d'huile nécessaire à la lubrification des paliers » est de l'ordre de 20P/mn, l'huile devant être refroidie de 70 à 50 C. La chaleur engendrée par frottement dans le carter étant de l'ordre de 3 000 kcal/h, il est évident que la quantité d'agent réfrigérant prélevée de l'évaporateur pour effectuer le refroidis-20 sement de l'huile est relativement faible de sorte que son influ- " ence sur le rendement de l'installation est.négligeable. 69 27869 6 2015598 REVENDICATIONS 1/ Dispositif de lubrification du compresseur d'une installation frigorifique, caractérisé par le fait qu'il comprend un conduit reliant la partie supérieure du carter du compresseur au côté aspiration de ce dernier, et cela en un point où règne une 5 pression inférieure à celle qui règne dans l'évaporateur de l'installation, un échangeur de chaleur relié, d'une part, a l'évaporateur, par un conduit d'amenée réfrigérant liquide et, d'autre part, à la partie supérieure de ce carter, par un conduit d'évacuation d'agent réfrigérant, une pompe servant à aspirer de 10 l'huile du carter et à la refouler à travers cet échangeur afin de la refroidir, et un conduit de lubrification servant à conduire l'huile refroidie aux paliers du compresseur afin de lubrifier ces derniers. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par 15 le fait qu'il comprend un résevoir communiquant à sa partie supérieure avec l'évaporateur et à sa partie inférieure avec ledit conduit de lubrification, ce réservoir étant alimenté en huile lubrifiante refroidie provenant dudit échangeur de chaleur» 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par 20 le fait qu'il comprend un tube de venturi intercalé dans le conduit d'aspiration du compresseur et relié audit conduit communiquant avec la partie supérieure du carter de manière à produire dans ce dernier une pression inférieure à celle qui règne dans l'évaporateur.