Brevet FR2026701A1 — publié le 19700918

i 2026701 La présente invention concerne une. machine de réfrigération et en particulier une machine de réfrigération à absorption à générateur à deux étages et comprenant deux corps. Un corps principal contient un générateur à basse pression, un condenseur, un évapora-5 teur et un obsorbeur. Un corps séparé contient un générateur à haute pression. Les machines de réfrigération à absorption de la technique antérieure utilisent habituellement un générateur ou concentrateur à un seul étage. Au cours de la progression de la technique de la 10 réfrigération à absorption, on s'est rendu compte que l'on pouvait obtenir un meilleur rendement de la chaleur fournie à une telle machine de réfrigération en incorporant un générateur supplémentaire. On échelonne deux générateurs pour produire une machine à effets multiples. La chaleur fournie par une source telle que de la 15 vapeur sous haute pression, est fournie à un générateur de premier étage et renvoyée à la source de vapeur. La vapeur de réfrigérant qui se dégage de la solution d'absorbant bouillante dans le premier •étage est transmise à un échangeur de chaleur contenu dans le générateur de deuxième étage. La vapeur se condense dans un échangeur 20 de chaleur en provoquant l'ébullition d'une solution d'absorbant partiellement concentrée, pour^concentrer encore davantage cette solution. Le condensât et la vapeur sont tous deux envoyés'à un. condenseur pour s'y refroidir et s'y condenser. Etant donné que le générateur de premier étage travaille à 25 une pression beaucoup plus élevée que le reste de la machine à absorption, il est avantageux de séparer cette partie du cycle du reste de la machine. En outre, si l'on devait placer dans un seul corps les quatre éléments du cycle d'absorption la machine finalement obtenue serait beaucoup plus volumineuse que les machines de 50 réfrigération à absorption à étage unique de capacité comparable» La présente invention a donc pour objet une machine de réfrigération à absorption comprenant : un premier corps étanche aux fluides renfermant un élément évaporateur qui contient un moyen d'échange de chaleur à milieu réfrigéré, ce moyen d'échange de eha-55 leur en milieu réfrigéré étant adapté pour être connecté à une zone qu'il s'agit de refroidir ; un élément absorbeur contenant un premier moyen d'échange de chaleur à milieu de refroidissement, ce premier moyen d'échange de chaleur à milieu de refroidissement étant adapté pour être connecté à une souree de fluide refroidi, 40 cet élément absorbeur étant en communication pour le passage de la 69. 441 14 2 2026701 vapeur avec la section évaporateur ; un élément générateur à basse pression contenant un moyen d'échange de chaleur à vapeur de réfri- j| gérant, le moyen d'échange de chaleur à vapeur de réfrigérant contenant un piège à vapeur pour ne laisser passer que le réfrigérant 5 liquide, l'élément générateur à basse pression étant séparé c'a-l'élément évaporateur et de l'élément absorbeur par-une cloison étanche aux fluides : un élément condenseur qui contient un deuxième moyen d'échange de chaleur à milieu de refroidissement, ce , deuxième moyen d'échange de chaleur à milieu de refroidissement ' 10 étant adapté pour être connecté à une source de fluide refroidi, l'élément condenseur étant en communication pour le passage de la vapeur avec l'élément générateur à basse pression et en communication pour le passage du liquide avec l'élément évaporateur et en communication pour le passage des fluides avec le piège à vapeur ; -15 et un deuxième corps étanche aux fluides qui renferme un élément générateur à haute pression contenant un moyen d'échange de chaleur . à milieu chauffé, ce moyen d'échange de chaleur à milieu chauffé ■ étant adapté pour être mis en communication avec une source d'énergie thermique, l'élément générateur à haute pression étant en ccm-20 munication pour le passage du liquide avec l'élément absorbeur et en communication pour le passage de la vapeur avec le moyen d'échange de chaleur à vapeur de réfrigérant. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre,faite en regard des dessins annexés et 25 donnant à titre explicatif et nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue de face de la machine de réfrigération à absorption à deux corps suivant l'invention ; 50 la figure 2 est une vue arrière de la machine à réfrigération à absorption de la figure 1 ; la éigure 5 est une vue de la machine de réfrigération à absorption de la figure 1, dans laquelle les plaques tubulaires avant des deux corps et la tuyauterie extérieure ont été arrachées; 55 la figure 4 est une vue de côté du corps principal, prise suivant A-A de la figure 5. En se reportant aux figures 1, 2 et 5> on voit que la machine de réfrigération à absorption suivant l'invention comprend un premier corps étanche aux fluides 10 qui renferme un condenseur 12, un 40 évaporateur 14, tm absorbeur 16 et un générateur de deuxième étage v Copy 69 44114 5 2026701 à basse pression 20. Un deuxième corps étanche aux fluides 35 renferme le géné ateiir de premier étage 18, à haute pression. L*absorbeur 16 comprend un échangeur de chaleur constitué par des tubes longitudinaux 22, et est alimenté en fluide de refroidis-5 sement par une source (non représentée) à travers un collecteur 24. Le raccordement avec le conduit relié à la source de fluide de refroidissement est exécuté au moyen de la bride 25. Le collecteur 24 alimente tous les tubes 22. Le fluide de refroidissement qui peut être de l'eau et qui est refroidi par évaporation par l'air, 10 est conduit du collecteur 33* Par un conduit 26, de l'arrière des tubes 22 d'échange de chaleur, à un collecteur 27 qui alimente les tubes d'échange de chaleur 28 contenus dans le condenseur 12. Le raccordement du conduit 26 aux collecteurs 33 et 27 s'effectue au moyen des brides 32 et 34 respectivement. Une cloison 29 enferme 15 sensiblement la section condenseur. Le fluide de refroidissemènt quitte le condenseur par le collecteur 30 et revient à là source de fluide de refroidissement par un conduit (non représenté) qui "est raccordé à la bride 31« H va de soi que l'un quelconque de divers raccordements peut être exécuté avec les échangeurs de cha-20 leur de la machine suivant l'invention sans qu'on sorte pour cela du cadre de l'invention ; par exemple, les échangeurs de chaleur 22 et 28 peuvent être raccordés indépendamment à une source de fluide de refroidissement et chacun d'eux peut être modifié pour produire un effet à deux passes. 25 De la vapeur sous haute pression, ou un autre milieu chauf fant, arrive d'une source telle qu'une chaudière (non représentée) au collecteur 52 par raccordement avec la bride 36. La vapeur passe du collecteur 52 dans les tubes 37 d'échange de chaleur qui sont contenus dans lé générateur à haute pression 18. La plaque d'extré-30 mité 38 exerce une double fonction ; non seulement elle sert de plaque d'extrémité pour fermer les extrémités du corps 35 mais elle constitue la plaque tubulaire pour les tubes d'échange de chaleur 37» La plaque d'extrémité 39 assure les mêmes fonctions à l'extrémité opposée du générateur 18 et elle assure en outre le raccorde-35 ment avec le conduit 40„ Les tubes 37 d'échange de chaleur se terminent dans la plaque d'extrémité 39 et sont en communication pour le passage des fluides avec le collecteur 4l. Un étranglement est normalement fixé à la bride 42 pour empêcher la vapeur de s'échapper des tubes d'échange de chaleur 37 jusqu'à ce qu'elle se soit 40 condensée en ne laissant s'échapper sensiblement que le condensât COPY 69 44114 4 2026701 des tubes d'échange de chaleur 37- Cet étranglement peut être n'importe quel étranglement approprié interposé dans l'écoulement de la vapeur, par exemple un orifice calibré ou une soupape à flotteur. Suivant une variante, cet étranglement peut être monté à 5 l'intérieur du générateur 18. La chaleur fournie par la vapeur qui se condense dans les tubes d'échange de chaleur 37 fait bouillir la solution d'absorbant diluée qui est présente dans'le générateur de premier étage. Le condensât de vapeur qui s'échappe de l'étranglement mentionné ci-dessus reflue vers la source de vapeur. Il est 10 bien entendu que les tubes d'échange de chaleur 37 peuvent être remplacés par ton échangeur de chaleur à fluide combustible et à chauffe directe ou par une autre source d'énergie appropriée sans que ceci ne modifie sensiblement les caractéristiques de construction de l'invention, 15 On peut utiliser dans la machine suivant l'invention divers types de réfrigérants et d'absorbants. Une solution d'un absorbant constitué par du bromure de lithium dans un réfrigérant constitué par de l'eau donne de bons résultats. Le terme "solution concentrée" désigne ici une solution qui est concentrée en absorbant. Une 20 solution "faible" est ime solution diluée en absorbant. Une solution ayant une concentration comprise entre celle d'une solution concentrée et celle d'une solution faible est appelée ici "solution de force intermédiaire". La vapeur de réfrigérant qui est engendrée dans le générateur 25 de premier étage 18 passe dans le conduit 40 et pénètre dans le générateur à basse pression de deuxième étage 20. Le conduit 40 est raccordé aux brides 52 et 53, cette dernière bride"53 donnant accès au collecteur 43. Là vapeur de réfrigérant s'écoule du collecteur 43 dans les tubes d'échange de chaleur 44. La vapeur de 30 réfrigérant se condense et dégage de la chaleur pour concentrer davantage la solution de force intermédiaire qui est présente dans le générateur de deuxième étage 20. Un dispositif de régulation du débit, qui est constitué par un orifice ou un siphon 45 règle l'écoulement du réfrigérant des tubes d'échange de chaleur 44 au 35 condenseur 12. Le siphon 45 est relié aux tubes d'échange de chaleur 44 par 1'intermédiaire"du collecteur 46 sur lequel il est fixé par la bride 47. Le réfrigérant condensé qui sort des tubes d'échange de chaleur'44 pénètre dans le condenseur par un raccordement 48 situé 40 au-dessus du collecteur 30. La différence de pression entre le 69 44114 5 2026701 condenseur et les tubes d'échange de chaleur 44 fait passer le réfrigérant condensé des tubes 44 dans le condenseur 12. Le siphon 45 a pour fonction d'empêcher la vapeur de réfrigérant de s'écouler des tubes d'échange de chaleur 44 dans le condenseur 12. La 5 vapeur produite par l'ébullition de la solution de force intermédiaire à l'intérieur du générateur de deuxième étage 20 passe dans des éliminateurs 49 où elle est condensée en un liquide à l'intérieur du condenseur 12. Les éliminateurs 49 séparent le liquide entraîné de la vapeur. Le réfrigérant liquide s'écoule du conden-10 seur dans l'évaporateur 14 en traversant une ouverture ou un orifice. 50» - , Le réfrigérant liquide est évaporé dans 1*évaporateur 14, pour évacuer la chaleur du fluide contenu dans les tubes d'échange de chaleur 6l. La vapeur de réfrigérant produite passe à travers des 15 éliminateurs 62 qui éliminent le liquide entraîné, et pénètre dans la section absorbeur 16. Le réfrigérant liquide qui n'est pas éva- - poré.. est- recueilli dans, la cuvette 60, d'où il pénètre dans le conduit 63 et est recyclé au moyen d'une pompe 64 et par le conduit 65> dans une rampe de pulvérisation 66, De cette rampe 66, 20 le réfrigérant liquide est pulvérisé sur les tubes d'échange de chaleur 6l par des gicleurs 67. Le fluide arrivant d'une charge thermique circule dans les tubes d'échange de chaleur 6l, auxquels cette charge est raccordée par les brides 70 et 71 montées sur les - collecteurs- 68 et 69. Le fluide qui circulé à travers les tubes 25 d'échange de chaleur 6l est refroidi par l'évaporation du réfrigérant. Ce fluide est ensuite retourné à la charge thermique. La solution d'absorbant présente dans l'absorbeur 16 absorbe' la vapeur de réfrigérant qui est produite dans l'évaporateur 14. La solution s'écoule de l'absorbeur 16 par le conduit 72 qui est 30 monté dans le fond de la section absorbeur. La solution d'absorbant qui passe dans le conduit .72 est refoulée par une pompe 73 à travers un conduit 74/ un échangeur de chaleur à basse température 75, un échangeur de chaleur à haute température 76 et un conduit 77, dans le générateur 18 à haute température. La solution 35 d'absorbant qui pénètre dans le générateur 18 est partiellement concentrée dans ce générateur. La solution partiellement concentrée qui sort du générateur à haute température 18 est conduite, par un conduit 78, à l'échangeur de chaleur-à haute température 76 dans lequel elle cède sa 40 chaleur à la solution faible qui est débitée dans le conduit 77. 69 44114 6 2026701 Elle passe ensuite dans lè conduit 79 pour aboutir au générateur à basse température 20 dans lequel elle est concentrée plus fortement. La solution concentrée quitte le générateur de deuxième étage 20 par le conduit 80, et elle traverse 1*échangeur de cha-5 leur 75 à basse température pour pénétrer dans le conduit 81 qui est relié à l'entrée de la pompe 82. lia solution diluée qui sort de l'absorbeur 16 par le conduit 83 pénètre également dans l'entrée de la pompe 82 où elle se mélange à la solution concentrée qui arrive par le conduit 81. Les solutions faible et concentrée 10 se mélangent dans la pompe 82 et sont refoulées, à travers le conduit 84, vers la rampe de pulvérisation 85* d'où le mélange est réparti sur"les tubes d'échange de chaleur 22 par les gicleurs 86. Il est nécessaire de prévoir une force motrice pour entraîner les pompes 64, 73 et 82. La source d'énergie préférée est naturel-15 lement.un moteur électrique. .Chaque, pompe peut être entraînée par un moteur séparé, ou bien on peut utiliser un moteur unique pour entraîner toutes les pompes au moyen d'un arbre unique. ûrr" décrira •maï^enant--ï^^émëmen^-îB:t'ërne-des éléments constitutifs de la machine de réfrigération à absorption en se repor-20 tant aux figures 3 et 4. Les références de la figure 4 correspondent à celles utilisées sur les figures précédentes. Le générateur à haute température 18 peut présenter une longueur égale à celle du corps principal"10. Dans cette forme de réalisation, le corps 35. du générateur comprend une région-supérieure-circulaire et une 25 région inférieure 91 formant réservoir de liquide. La solution d'absorbant partiellement concentrée se rassemble dans le réser- voir 91 avant de s'écouler par le conduit 78. Lavapeur de réfrigérant produite dans le générateur à haute pression 18 passe par une ouverture 54 dans le conduit 40. La solution de force inter-30 médiaire arrive dans le générateur à basse température 20 par le — yO,—Ia—aoluti rvnRrvrf-. dij générateur' à basse température; 20 en passant sur le déversoir 92 pour tomber dans le compartiment 93. De ce compartiment, la solution d'absorbant concentrée passe dans le conduit 80. Le compartiment 93 peut s'éten-. 35 dre sur toute la longueur du corps 10. Il peut être prévu plus d'un seul déversoir 92, ou encore ce déversoir peut s'étendre sur toute la longueur du corp^. Les éliminateurs de liquide 49 sont constitués par une série de plaques parallèles et espacées, qui sont disposées comme représenté sur la figure 3 de façon que le 40 bord avant d'une plaque recouvre le bord arrière de la plaque ad 69 44114 7 2026701 jacente. Cette construction impose un trajet en chicane à la vapeur de réfrigérant qui pénètre dans le condenseur, pour faciliter la séparation du réfrigérant liquide entraînée Il convient de remarquer que tous les tubes d'échange de cha-5 leur sont disposés longitudinalement par rapport au corps principal 10 et au corps 35 du générateur. Les plaques d'extrémités 94 et 95 fixées aux extrémités du corps 10 ont une double fonction. Elles isolent les divers compartiments intérieurs du corps et forment les parties extrêmes de ces compartiments. En outre, les tubes 10 d'échange de chaleur traversent les plaques d'extrémités 94 et 95 et débouchent à l'extérieur de ces plaques. Les plaques d'extrémités forment donc ainsi les plaques tubulaires pour tous les échangeurs de chaleur contenus dans le corps principal 10. Les collecteurs 24, 27* 30, 33.» 43.» 46, 68 et 69 sont fixés mécanique-15 ment à ces plaqués d'extrémités pour distribuer les divers fluides dans les tubes d'échange de chaleur. L'élément absorbeur 18 est en communication pour le passage de la vapeur avec l'élément évaporateur 14. Le condenseur 12 est en communication pour le passage de liquide avec l'élément évapora-20 teur l4, à travers l'orifice 50. Le condenseur 12 reçoit le réfrigérant liquide des tubes d'échange de chaleur 44, à travers le raccordement 48 et il est également en communication pour le passage de la vapeur avec le générateur à basse pression 20, à travers les éliminateurs de liquide 49. Les dispositions relatives préfé-25 rées pour les éléments sont celles représentées sur la figure 3, c'est-à-dire que le générateur à basse pression et le condenseur sont sensiblement contigus dans le sens horizontal dans la partie supérieure du corps principal, 1'absorbeur étant placé dans la partie inférieure du corps principal et l'évaporateur au-dessus de 30 l1absorbeur; Le générateur à haute pression est disposé de façon qu'il s'y établisse intérieurement un niveau de liquide situé au-dessus de n'importe quel niveau liquide existant dans le corps principal. Toutefois, on peut imaginer d'autres agencements pour le générateur à basse pression, le condenseur, l'évaporateur et 35 l'absorbeur à l'intérieur du corps principal 10 sans pour cela sortir du domaine de l'invention. Naturellement, les corps 10 et 35 ne doivent pas nécessairement présenter la forme cylindrique représentée. Ils peuvent avoir n'importe quelle section transversale désirée ; toutefois, la forme cylindrique est la plus avan-40 tageuse. 69 44114 8 2026701 Le fonctionnement correct de la machine de réfrigération à absorption qui a été décrite ci-dessus nécessite des réglages et commandes des débits, pression, des organes de sécurité et divers autres appareils. On pourra se reporter à la demande de brevet 5 des Etats-Unis d'Amérique n° 785.511 du 20 décembre 1968, déposée par qui donne un exemple de mécanisme de commande approprié pour la machine suivant l'invention. Il va.de soi que l'invention a été décrite ci-dessus à titre 10 d'exemple préférentiel explicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. 69 44114 9 2026701 REVENDICATIONS 1. Machine de réfrigération à absorption caractérisée en ce qu'elle comprend un premier corps étanche aux fluides qui renferme un élément évaporateur qui contient un moyen d'échange de cha- 5 leur à milieu réfrigéré, ce moyen d'échange de chaleur à milieu réfrigéré étant adapté pour être connecté à une zone qu'il s'agit de refroidir ; un élément absorbeur contenant un premier moyen d'échange de chaleur à milieu de refroidissement, ce premier moyen d'échange de chaleur à milieu de refroidissement étant adapté pour 10 être connecté à une source de fluide refroidi, l'élément absorbeur étant en communication pour le passage de la vapeur avec l'élément évaporateur ; un élément générateur à basse pression contenant un moyen d'échange de chaleur à vapeur de réfrigérant, le moyen d'échange de chaleur à vapeur de réfrigérant contenant un piège à 15 vapeur pour ne laisser passer que le réfrigérant liquide, l'élément générateur à basse pression étant séparé de l'élément évaporateur et de la section absorbeur par une cloison étanche aux fluides ; un élément condenseur qui contient un deuxième moyen d'échange de chaleur à milieu de refroidissement, ce deuxième moyen 20 d'échange de chaleur à milieu de refroidissement étant adapté pour être connecté à une source de fluide refroidi, l'élément condenseur étant en communication pour le passage de la vapeur avec l'élément générateur à basse pression et en communication pour le passage du liquide avec l'élément évaporateur et en communication pour le 25 passage des fluides avec le piège à vapeur ; un deuxième corps étanche aux fluides qui renferme un élément générateur à haute pression contenant un moyen d'échange de chaleur à milieu chauffé, ce moyen d'échange de chaleur à milieu chauffé étant adapté pour être mis en communication avec une source d'énergie thermique, 30 l'élément générateur à haute pression étant en communication pour le passage du liquide avec la section absorbeur et en communication pour le passage des vapeurs avec le moyen d'échange de chaleur à vapeur de réfrigérant. 2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce 35 qu'elle comprend un passage de vapeur formé entre l'élément évaporateur et l'élément absorbeur et un éliminateur intercalé dans ledit passage de vapeur. 3. Machine suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend un passage de vapeur entre l'élément générateur à 40 basse pression et l'élément condenseur, un éliminateur étant in 69 44114 10 2026701 tercalé dans ledit passage de vapeur. 4. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une cuvette collectrice de réfrigérant liquide située au-dessous du moyen d'échange de chaleur à milieu réfrigéré 5 à l'intérieur de 1'évaporateur. 5. Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un passage de liquide servant à renvoyer le liquide réfrigérant de cette cuvette à un point situé au-dessus du-dit moyen d'échange de chaleur à milieu réfrigéré et une première 10 pompe intercalée dans ledit passage de liquide. 6. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un passage de liquide qui met l'élément absorbeur et le générateur à haute pression en communication pour le passage du liquide et une deuxième pompe intercalée dans ce passage de li- 15 quide. 7. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une troisième pompe comprenant une entrée et une - sortie, ladite sortie étant en communication pour le passage du liquide avec la section absorbeur au-dessus dudit premier moyen 20 d'échange de chaleur à milieu de refroidissement, ladite entrée étant en communication pour le passage du liquide avec la section absorbeur au-dessous dudit premier moyen d'échange de chaleur à milieu de refroidissement et en outre en communication pour le passage du liquide avec l'élément générateur à basse pression. 25 8. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un passage de liquide qui met l'élément condenseur et l'élément évaporateur en communication pour le passage du liquide, ce passage du liquide comprenant un étranglement qui sert à maintenir un équilibre de pression entre la section condenseur 30 et la section évaporateur. 9. Machine suivant les revendications 5, 6 et 7, comprenant un moteur unique pour entraîner la première, la deuxième et la troisième pompes. 10. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce 35 qu'elle contient dans le premier et le deuxième corps étanches aux fluides une solution d'absorbant et un réfrigérant. 11. Machine suivant la revendication 10,caractérisée en ce qu'elle contient une solution aqueuse de bromure de lithium. 12. Machine suivant la revendication 10,caractérisée en ce 40 que le deuxième corps étanche aux fluides est situé par rapport au 44114 ii 2026701 premier.corps, de telle façon que , pendant le fonctionnement de la machine, le niveau moyen du liquide dans le deuxième corps soit'plus élevé que le niveau moyen du liquide à l'intérieur de la section générateur à basse pression.. 13. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la section évaporateur est située à un niveau supérieur à celui de la section absorbeur et en ce que l'élément générateur à basse pression et l'élément condenseur sont situés côte à cote au-dessus de la section évaporateur. 14. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les parois d'extrémités du premier corps constituent les plaques tubulaires des moyens d'échange de chaleur situés dans ce premier corps. 15. Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les parois d'extrémités du deuxième corps constituent les plaques tubulaires du moyen d'échange de chaleur à milieu chauffé.