Brevet FR2168571A1 — publié le 19730831

La présente invention apporte un perfectionnement aux installations de réfrigération du genre à compresseur, comportant un compresseur qui accrott la pression d'un agent de refroidissement, un condenseur qui fait passer l'agent de refroidissement à ltétat liquide, un évaporateur (section de refroidissement) où l'agent de refroidissement à l'état liquide s'évapore sous l'ef- fet d'une baisse de pression et se met à absorber de la chaleur d'évaporation sur le milieu ambiant. Les installations de réfrigération de ce type sont celles le plus couramment utilisées tant dans les réfrigérateurs ménagers que pour la réfrigération à grande échelle.Pour les grosses installations de réfrigération, par exemple fixes ou prévues à bord de navires, le fonctionnement du compresseur exige une quantité relativement grande d'énergie. Ce fonctionnement est assuré au moyen de moteurs électriques, de diésels, de turbines ou analogues et, étant donné que ces installations fonctionnent souvent en continu, la dépense d'énergie/pour une grosse installation, une incidence économique importante. Du fait que son moteur d'entratnement tourne vite, le compresseur fonctionne aussi à grande vitesse. Généralement, dans les grosses installations, le compresseur est du modèle classique dont le piston se meut à va-et-vient, à une fréquence qui peut atteindre 1700 courses à la minute. Le piston est alors animé d'une grande vitesse et le risque de détonation du liquide ou de l'huile est accusé. L'huile détonne dans les compresseurs classiques quand le liquide de refroidissement se mélange à l'huile de graissage présente dans le carter ou quand le compresseur, lors dtune baisse de pression soudaine, aspire de l'huile du carter. Si ce phénomène apparatt dans un compresseur décrivant, par exemple, 1700 courses à la minute, de graves dommages en résultent pour le piston, la bielle, les manetons de la tAete de bielle, le vilebrequin etc... La présente invention a pour but d'apporter aux installations de réfrigération du genre décrit un perfectionnement de nature à supprimer complètement les inconvénients précités : détonation de l'huile et dommages résultants, ainsi qu'une installation dont les frais de fonctionnement soient nettement plus faibles et le fonctionnement beaucoulus silencieux que ceux des installations connues. On connatt déjà des installations dans lesquelles une fraction de l'agent de refroidissement liquide est envoyée dans un générateur de vapeur où elle est convertie en vapeur qui entrasse un éjecteur à vapeur. Le côté aspiration de cet éjecteur est relié à un évaporateur qui assure le refroidissement attendu de l'installation. Toutefois, cette installation connue n'est pas très efficace et fonctionne à trop haute température. La présente invention concerne la combinaison, avec un perfectionnement, des deux genres d'installations connus décrits ci-dessus. Suivant l'invention, on obtient ce résultat en apportant aux installations de réfrigération comportant un compresseur, un condenseur et un évaporateur et dans lesquelles un générateur de vapeur agissant sur l'agent de refroidissement est interposé sur le circuit de cet agent, un perfectionnement caractérisé en ce que la vapeur fournie par le générateur de vapeur entrain un moteur à vapeur, par exemple à piston à double effet, qui entralne lui-même le compresseur, et en ce que le réseau de réfrigération et la section de conversion de la vapeur en énergie forment un circuit complètement fermé. Dans une réalisation préférée choisie à titre d'exemple, on monte à l'extrémité du moteur à piston un surpresseur, c'est à-dire un piston à aire plus faible que celui du moteur, on relie le côté aspiration du surpresseur au condenseur et au côté haute pression du générateur de vapeur. On va poursuivre la description de l'invention en se référant à la figure unique du dessin annexé, qui représente schématiquement à titre d'exemple une réalisation de l'invention. L'installation comporte principalement un évaporateur 1, un compresseur 2, un moteur à vapeur ), un condenseur 4 et un générateur de vapeur 5. Considéré à partir du générateur de vapeur, le fonctionnement est le suivant Le générateur de vapeur, formé dans l'exemple choisi par une chaudière 6, est partiellement rempli de liquide et chauffé par un serpentin à eau chaude 7. L'eau chaude qui parcourt ce serpentin peut être par exemple, à bord d'un navire, l'eau de refroidissement du moteur principal; on peut aussi substituer au serpentin d'eau chaude un échangeur de chaleur recevant les gaz d'échappement chauds du moteur principal. Ainsi, l'énergie qui fait fonctionner le générateur de vapeur est pratiquement gratuite. Le générateur de vapeur fonctionne sous pression telle qu'on peut prélever dans son dôme 8 de la vapeur par exemple sous pression de 16 kg/cm2.La vapeur est amenée par un conduit 9 dans le cylindre 10 du moteur à vapeur 3, au-dessus du piston 11 par un conduit dérivé 12 et au-dessous du piston par un conduit dérivé 13. Sur chacun des conduits dérivés est interposée une vanne 14,15 qui peut être par exemple soumise à une commande magnétique telle que la vapeur sous pression soit distribuée aux endroits et aux instants voulus, d'après le mouvement du piston. Sur l'extrémité dela tige 16 du piston 11 est monté un piston de compresseur 17, qui fonctionne dans un cylindre 18. Le cylindre du moteur à vapeur 3 et celui du compresseur 2 sont séparés hermétiquement par une cloison percée d'un trou que traverse la tige de piston 16.Le compresseur aspire par un conduit 19 de la vapeur sous pression faible, par exemple de 2 kg/cm2, et refoule par un conduit 20 de la 2 vapeur sous pression élevée, par exemple de 9 kg/cm2. Sur les con- duits 19 et 20 sont interposées des soupapes de retenue 21 et 22. On peut faire en sorte que le compresseur soit à double effet en interposant un conduit dérivé 23 entre le conduit 19 et le sommet du cylindre 18 et un conduit 24 entre le conduit 20 et le sommet du cylindre 18. Les conduits 20 et 24 mènent au condenseur 4, où la vapeur est mise à l'état liquide par un élément refroidisseur 25, qui peut être un simple serpentin traversé par de l'eau froide. Le liquide sortant du condenseur 4 passe dans le circuit de refroidissement par un conduit 26 et atteint 11 évaporateur 1 à travers un robinet de réglage. Dans l'évaporateur 1, le liquide, par exemple nFréonn est évaporé et arrive par exemple sous une 2 pression de 9 kg/cm qui, est par exemple, ramenée par dilatation 2 à une valeur de 2 kg/cm à laquelle la vapeur passe par le con- duit 19 dans le compresseur 2.L'agent de refroidissement a ainsi décrit un cycle complet dans la section de refroidissement. Un autre conduit 28 mène du condenseur 4 à un surpresseur 29, formé d'un cylindre et d'un plongeur 30 monté sur le piston 11. Le plongeur 30 a une section beaucoup plus faible que le piston 11 du moteur 3 et permet donc d'augmenter la pression régnant dans un conduit de sortie 31, qui alimente le générateur de va 2 peur 5 et dans lequel la pression doit atteindre au moins 16 kg/cm pour triompher de la pression régnant dans le générateur de vapeur. Ainsi qu'il ressort clairement de l'examen du dessin et de la description, le réseau traversé par l'agent de refroidissement est complètement fermé et exempt de tout débouché sur l'extérieur. Une fraction de l'agent de refroidissement passe à travers le conduit 28, le surpresseur 29 et le conduit 31 dans le générateur de vapeur qui entratne le moteur à vapeur 3. De ce moteur la vapeur usée passe par des conduits 32 et 33 dans le conduit 20 et décrit ainsi le cycle de refroidissement. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation dé.crit et illustré, car on peut aussi prévoir pour le moteur à vapeur et le compresseur un piston différentiel. On peut ainsi ac crotte l'aire du piston 11 pour pouvoir utiliser une pression de vapeur plus faible dans les conduits d'alimentation 12 et 13, de manière à pouvoir supprimer le surpresseur 29. REVENDICATIONS 1. Perfectionnement apporté à une installation de réfrigération comprenant un compresseur 2, un condenseur 4 et un évaporateur 1, dans laquelle un générateur de vapeur agissant sur l'agent de refroidissement est interposé dans le circuit de cet agent, caractérisé en ce que la vapeur émanant du générateur de vapeur entratne un moteur a vapeur 3, par exemple à piston à double effet, qui entrain le compresseur 2 et en ce que le réseau de refroidissement et la section de convérsion de la vapeur en énergie forment un circuit complètement fermé. 2. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on monte sur l'extrémité du moteur à piston 3 un surpresseur 29, ctest-à-dire un piston 30 à aire plus faible que celle du piston ll du moteur à vapeur, et en ce que le côté aspiration du surpresseur est relié au condenseur 4 et au côté sous pression 31 du générateur de vapeur 5.