Brevet FR2128430A1 — publié le 19721020

L'invention concerne un procédé et un dispositif destinés à maintenir constante la température d'un produit frigorifique dans une installation frigorifique à compresseur centrifuge, dans laquelle un dispositif de réglage des aubes directrices commandé par moteur régle la quantité de liquide frigorifique aspiré, et dans laquelle au-dessous de la zone de réglage, une soupape est ouverte dans une canalisation secondaire allant. au vaporisateur du côté haute pression, soupape à travers laquelle le produit frigorifique gazeux s'écoule dans le vaporisateur, la température du produit frigorifique servant de grandeur de réglage, cette température agissant, par l'intermédiaire d'un régulateur, aussi bien sur le dispositif de réglage des aubes directrices que sur la soupape placée dans la canalisation secondaire. Dans les installations frigorifiques à compresseurs centrifuges, on sait régler la quantité de gaz refoulée par le réglage des aubes directrices à ltentrée des compresseurs. Avec ce dispositif, il n'est possible d'effectuer un réglage que dans une zône partielle. Ces installations frigorifiques ont une grande puissance. Elles sont donc la plupart du temps placées dans des bâtiments de machines centraux destinés à alimenter différents appareils de consommation. Du fait des variations courantes suivant les jours et les saisons, les températures extérieures ou les influences analogues, on ne peut éviter d'avoir de fortes variations de consommation de froid jusque dans la zône de puissance inférieure de l'installation frigorifique, de sorte que d'autres mesures sont nécessaires pour assurer le réglage en-dessous du domaine couvert par le dispositif de ré-glage des aubes directrices. On sait pour cela monter sur le côté haute pression de l'installation frigorifique une canalisation de jonction par laquelle on dirige vers le vaporisateur une certaine quantité de réfrigérant gazeux par l'intermédiaire d'une soupape. Dans une installation frigorifique connue, quand le besoin en froid diminue, on déplace tout d'abord le dispositif de réglage des aubes directrices jusqu'à l'extrémité de sa course par un servomoteur agissant par l'intermédiaire d'une timonerie, et il on actionne un commutateur à cames qui ouvre une soupape magnétique prévue dans la canali sation de jonction entre le côté haute pression et le vaporisateur. La canalisation de jonction et la soupape magnétique doivent avoir une section correspondante permettant de régler l'installation frigorifique à faible puissance. L'inconvénient de ce système est l'emploi d'une soupape magnétique qui ne peut être qu'ouverte ou fermée par le commutateur à cames, et ntagit donc que comme régulateur à deux positions. Si l'on peut par exemple régler l'installation frigorifique jusqu'à 50 % de sa puissance no minale par le déplacement des aubes directrices, il faut ou -vrir la soupape magnétique dans la canalisation de jonction pour les besoins en froid réduits. La puissance est alors réduite à par exemple 10 % de saleur par le gaz comprimé qui déborde. Mais si le besoin est froid correspond à 30 % ou 40 % de la puissance nominale, la soupape magnétique doit être constamment ouverte et fermée. De plus, du fait de l'inertie de réglage de ce système, on ne peut éviter des oscillations de la température du produit frigorifique. Si une température constante du produit frigorifique est exigée par les appareils de consommation, comme c'est souvent le cas dans l'industrie chimique, ces oscillations de température produisent des perturbations de service considérables. Le but de l'invention est déviter les perturbations de service dues aux grandes oscillations de la température du produit frigorifique dans le cas ou les besoins en froid changent fortement. En conséquence le but de l'invention est de créer, pour les installations frigorifiques à compresseurs centrifuges, un procédé et un dispositif grâce auxquels la température du produit frigorifique punisse être maintenue constante dans des limites étroites sur toute la gamme de puissance de l'installation frigorifique, le dispositif régulateur agissant aussi bien sur le dispositif de réglage des aubes directrices que sur la soupape prévue dans la canalisation secondaire A cet effet, l'invention concerne un procédé pour maintenir constante la température d'un produit frigorifique dans une installation frigorifique à compresseur centrifuge dans laquelle un dispositif de réglage des aubes di rectrices commandé par moteur régle la quantité de réfrigérant aspirée, et dans laquelle, au-dessous de la gamme de réglage une soupape est ouverte dans une canalisation secondaire allant au vaporisateur du c8té haute pression, soupape à travers laquelle le réfrigérant gazeux s'écoule dans le vaporisateur, la température du produit frigorifique servant de grandeur de réglage agissant, par l'intermédiaire d'un régulateur aussi bien sur le dispositif de réglage des aubes directrices que sur la soupape prévue dans la canalisation secondaire, procédé caractérisé en ce que le régulateur fournit, à des intervalles de temps constants prédéterminés,et lorsque des écarts se produisent par rapport à la grandeur de réglage, une impulsion de commutation agissant d'abord sur le servomoteur du dispositif de réglage des aubes directrices pour ouvrir ou fermer celui-ci, le servomoteur actionnant, dans la position de fermeture, un inverseur qui inverse le régulateur sur une soupape de moteur située dans la canalisation secondaire, de sorte que cette soupape est amenée dans la position d'ouverture ou de fermeture. par les mêmes impulsions de commutation, et, que de plus, lors d'un besoin en froid croissant, et lorsque la soupape de moteur se trouve dans la position de fermeture, un autre inverseur est mis en oeuvre pour rebrancher le régulateur sur le servomoteur du dispositif de réglage des aubes directrices. Par le procédé conforme à l'invention toutee les variations de température du produit frigorifique sont immédiatement compensées et maintenues constantes dans toute la gamme de puissance de l'installation frigorifique. Le dispositif conforme à l'invention de mise en oeuvre du procédé prévoit de munir le dispositif de réglage des aubes directrices et la soupape située dans la canalisation de jonction entre le côté haute pression et le vaporisateur, de servomoteurs identiques qui, par l'intermédiaire d'inverseurs montés sur ceux-ci, peuvent être reliés alternativement au régulateur commun, et commandés pas à pas par des impulsions. De ce fait, l'utilisation connue d'un régulateur commun pour ces sortes de réglage de puissance peut être faite de façon très simple. Comme les servomoteurs viennent couramment dans la position d'ouverture ou de fermeture un changement fréquent du sens de rotation est indispensable. Pour simplifier ce processus, d'après une autre caractéristique de l'invention, les servomoteurs sont munis de deux enroulements correspondant à des sens de rotation différents. L'invention sera expliquée et décrite en détail dans ce qui suit à l'aide d'un exemple non limitatif de réalisation représenté sur la figure ci-jointe montrant le schéma d'une installation frigorifique à compresseur centrifuge et à réglage conforme à l'invention. Le gaz frigorifique arrivant du vaporisateur 1 est comprimé à une assez haute pression par le compresseur 2 et liquifié dans le condensateur 3. Au fond du condensateur 3 le réfrigérant liquide est soutiré, détendu en passant par la soupape de détente 4 et amené au vaporisateur 1 par la canalisation 5. En outre, pour effectuer le réglage, le réfrigérant gazeux peut être amené du condensateur 3 dans le vaporisateur 1 par la canalisation secondaire 6 gracie à la soupape de moteur 7 se trouvant dans celle-ci. Dans la canalisation de sortie du produit frigorifique 8 est monté un indicateur de température 9 relié au régulateur 10. Du régulateur 10 partent deux canalisations de commande il et 12. Par la canalisation de commande Il représentée en pointillé, sont fournies des impulsions négatives de commutation de puissance frigorifique, et par la canalisation de commande représentée en traits mixtes, sont fournies des impulsions positives de commutation de puissance frigorifique. Dans cet exemple de réalisation, on suppose qu'on utilise comme produit frigorifique de l'eau dont la température doit être maintenue constante à + 50C, Pour la description du processus de réglage, on suppose que l'installation frigorifique marche à pleine puissance. La soupape de moteur 7 est fermée, le dispositif de réglage des aubes directrices 13 est ouvert. Si le besoin en froid diminue la température de l'eau s 'abaisse. Cet écart de température est détecté par l'indicateur de température 9 et une impulsion de commutation est envoyée par le régulateur 10 au servomoteur 14 du dispositif de réglage des aubes directrices par la canalisation de commande 11, cette impulsion fermant le dispositif de réglage aes aubes d'une certaine quantité. Si, au bout d'un temps prédé terminé, on constate de nouveau sur l'indicateur de température 9 que la température de l'eau est encore trop faible, le dispositif de réglage des aubes directrices 13 se ferme davantage sous l'effet une nouvelle impulsion de commutation. Si le besoin en froid diminue de plus en plus, le dispositif de réglage des aubes directrices 13 atteint sa position extrème. Pour un besoin en froid encore plus réduit, on actionne maintenant un inverseur 15 qui inverse le régulateur 10 par l'intermédiaire de la canalisation de commande 11a menant au servomoteur 16 de la soupape de moteur 7 prévue dans la canalisation secondaire 6. Par les mimes impulsions de commutation la soupape de moteur 7 se trouve maintenant ouverte pas à pas. Par la canalisation secondaire 6, il s'écoule maintenant dans le vaporisateur 1 autant de réfrigérant gazeux que cela est nécessaire pour maintenir constante la température de l'eau. Si le besoin en froid et par conséquent la température de sortie de l'eau augmentent, le régulateur 10 fournit sur la canalisation de commande 12, présentée en traits mixtes, des impulsions de commutation qui ferment pas à pas la soupape de moteur 7. Si celle-ci est complètement fermée, un autre inverseur 17 est actionné de manière à rebrancher le régulateur 10, par la canalisation de commande 12a, sur le servomoteur 14 du dispositif de réglage des aubes directrices 13. Quand le besoin en froid augmente encore le dispositif de réglage des aubes directrices 13 s'ouvre pas à pas de la quantité nécessaire pour maintenir constante la température de l'eau. Pour simplifier les processus d'inversion, il est pratique d'utiliser des servo -moteurs identiques 14, 16 pour le dispositif de réglage des aubes directrices et pour la soupape de moteur 7. il s'est révélé pratique d'utiliser des servo-moteurs 14, 16 à deux enroulements correspondant à des sens de rotation différents. L'écart de la température de l'eau à la valeur de réglage peut être maintenu très faible, si le temps prédéterminé entre les différentes impulsions de commutation est petit et si chaque impulsion de commutation ne déplace le servo-moteur considéré que d'une faible quantité. Ainsi, la température de l'eau peut être adaptée dans de grandes limites à toutes les exigences de service. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T-I O N S 10) Procédé pour maintenir constante la température d'un produit frigorifique dans une installation frigorifique à compresseur centrifuge dans laquelle un dispositif de réglage des aubes directrices commandé par moteur règle la quantité de réfrigérant aspirée, et dans laquelle, audessous de la gamme de réglage une soupape est ouverte dans une canalisation secondaire allant au vaporisateur du côté haute pression, soupape à travers laquelle le réfrigérant gazeux s'écoule le dans le vaporisateur, la température du produit frigorifique servant de grandeur de réglage agissant, par l'intermédiaire d'un régulateur, aussi bien sur le dispositif de réglage des aubes directrices que sur la soupape prévue dans la canalisation secondaire, procédé caractérisé en ce que le régulateur fournit, à des intervalles de temps constants prédéterminés et lorsque des écarts se produisent par rapport à la grandeur de réglage, une impulsion de commutation agissant d'abord sur le sermomoteur du dispositif de réglage des aubes directrices pour ouvrir ou fermer celui-ci, le servomoteur actionnant, dans la position de fermeture., un inverseur qui inverse le régulateur sur une soupape de moteur située dans la canalisation secondaire, de sorte que cette soupape est amenée dans la position d'ouverture ou de fermeture par les mêmes impulsions de commutation, et que de plus, lors d'un besoin en froid croissant, et lorsque la soupape de moteur se trouve dans la position de fermeture, un autre inverseur est mis en oeuvre pour rebrancher le régulateur sur le seriomoteur du dispositif de réglage des aubes directrices. 20) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dispositif caractérisé en ce que le dispositif de réglage des aubes directrices et la soupape de moteur située dans la canalisation secondaire entre le condensateur et le vaporisateur sont munis de servomoteurs identiques qui, par l'intermédiaire d'inverseurs montés sur ceux-ci, peuvent être reliés alternativement au régulateur commun, et commandés pas à pas par des impulsions. 30) Dispositif de réglage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les servomoteurs identiques sont munis de deux enroulements correspondant de sens de rotation différents.