Brevet FR2159392A1 — publié le 19730622

L'invention concerne une machine frigorifique à usages multiples, en particulier pour chambre d'essais devant fonctionner dans le domaine des basses températures ou des températures alternatives ou dans le domaine de la climatisation. Dans tous les domaines de la technique, des exigences toujours plus élevées et plus variées sont posées pour les installations d'essai C'est ainsi que, dans les chambres d'essais, peuvent être créées des basses températures allant jusqu'à environ - 800C, des températures alternatives d'environ - 800C à 90 C et au-dessus et que des recherches de climatisation précises peuvent être exécutées dans la zone par exemple de 10 à 6000o On connaît des chambres d'essais dans lesquelles on a tenu compte de ces exigences variées, par le fait qu'on a installé des machines frigorifiques séparées fonctionnant avec réglage de température direct et indirect, pour le fonctionnement à basse température ou à température alternative et pour le fonctionnement de climatisation0 Dans ces cas, la dépense en machines, appareils et techniques de réglage est considérable. Abstraction faite des frais de fabrication, le nombre des dérangements possibles est grand, de sorte que la sQreté de fonctionnement n'est pas optimale. Pour d'autres usages, on a proposé déjà toutes sortes de montages de circuits frigorifiques avec lesquels cependant ne peuvent pas être remplies les conditions posées plus hauts Avec ces montages de circuits, qui concernent la plupart du temps le meuble frigorifique, on se propose avec une seule machine frigorifique d'entretenir en m9me temps dans des volumes distincts des températures différentes, mais qui ne sont que relativement peu différentes l'une de l'autre Les vaporisateurs disposés dans ce cas dans les espaces séparés sont pratiquement du même type d'exécution, car le fluide exothermique utilisé est le même pour tous les vaporisateurs, à savoir l'air. Avec d'autres montages , on se propose d'obtenir par le montage de plusieurs évaporateurs, un effet de refroidissement équilibré, une amélioration du processus de dégivrage ou un rapport de grandeur variable entre l'espace de congélation et ltespace de refroidissement. Egalement les combinaisons proposées de machines frigorifiques de genres différents ne constituent pas des solutions pour les problèmes posés. L'invention a pour but d'éviter les inconvénients exposés dans une solution techniquement et économiquement satisfaisante avec une machine frigorifique à plusieurs usages notamment pour le fonctionnement d'une chambre d'essais dans le domaine des basses températures ou des températures alternatives et de climatisation0 De façon correspondant à l'état de la technique, pour le fonctionnement aux basses températures, un réglage de température direct doit être possible, et pour le fonctionnement de la climatisations un réglage de température indirect, en vue d'obtenir des propriétés de réglage optimales. Les deux principes doivent étre combinés dans une seule machine frigorifique. De même, les constructions d'évaporateurs de genres différents conditionnées par des principes différents doivent être branché3 dans le circuit du réfrigérant d'une machine frigorifique et la combinaison doit se faire de telle sorte que dans le circuit de réfrigérant aucune commutation ni manuelle, ni automatique, par des moyens spéciaux ne soit nécessaire pour le passage d'un mode de fonctionnement à I'autre, Ainsi la dépense relative à la technique de réglage doit Qtre aussi faible que possible et de ce fait la sûreté de fonctionnement être influencée positivement.Egalement, la dépense totale pour une chambre d'essais avec des possibilités complexes de mise en service peut etre minimisée-par le choix d'un dimensionnement favorable de la machine frigorifique à plusieurs usages Suivant l'inventions ce pro- blème est résolu par une machine caractérisée en ce que, dans un étage de compression de la machine frigorifique, de préférence une machine en cascade à plusieurs étages, sont montés différents dispositifs de transmission de chaleur pour le réglage de température d'un espace, spécialement de l'espace utile d'une chambre d'essais, dans le domaine de basses températures ou de températures alternatives, et dans le domaine de climatisation. Les dispositifs de transmission de chaleur qui sont de types différents par suite de leurs fonctions différentes doivent étre branchés en série et être disposés entre la soupape d'injection et le cEté d'aspiration du compresseur, en ayant en commun la soupape d'injection et les canalisations d'alimentation. La soupape d'injection doit de préférence etre réglée thermostatiquement et posséder une compensation de la pression extérieure, la canalisation de compensation de pression et le palpeur étant reliés après le deuxième dispositif de transmission de chaleur à la canalisation d'aspiration. Une autre caractéristique de ltinvention consiste en ce que le dispositif de transmission de chaleur pour la gamme des basses températures ou des températures alternatives est un condenseur d'évaporateur d'une machine frigorifique en cascade, dont la partie dUvaporateur est branchée en série avec la partie d'évaporateur d'un réfrigérateur pour un porteur de chaleur, qui est nécessaire pour le fonctionnement dans le domaine de climatisationo Dans le cas d'une machine frigorifique à plusieurs étages avec montage compound, le dispositif de transmission de chaleur pour le domaine des basses températures et des températures alternatives est un dispositif de refroidissement intermédiaire qui est branché en série avec la partie d'évaporateurs d'un refroidisseur pour un porteur de chaleur, nécessaire pour le fonctionnement dans le domaine de la climatisation. L'invention est expliquée en détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation. La base pour la machine frigorifique à plusieurs usages est ici une machine frigorifique en cascade pour le fonctionnement aux basses températures et aux températures alternatives, comprenant un circuit l de R22 et un circuit 2 de R13 représenté simplifié. Les dispositifs de transmission de chaleur de types différents sont constitués par ltorgane d'accouplement entre le circuit 1 de R22 et le circuit 2 de R13, le condenseur d'évaporateur 3 et le réfrigérateur 4 pour un fluide porteur de chaleur nécessaire pour le fonctionnement de la climatisation. Les parties d'évaporateur 5 et 6 des deux dispositifs de transmission de chaleur sont branchées en série dans le circuit 1 de R22 et sont reliées au condenseur d'évaporateur 3 et au réfrigérateur 4. Au circuit 1 de R22 appartiennent de plus le compresseur de fluide réfrigérant 7, le condenseur 8, un dispositif d'injection 9, entre autres avec une soupape dtinjection thermostatique 10, dont la canalisation de compensation de pression Il et le palpeur 12 sont reliés à la canalisation d'aspiration du compresseur 7 en aval du réfrigérateur 40 Le régulateur d'eau de refroidissement est désigné par 13. Au circuit 2 de R13 appartiennent la partie de condenseur 14 du condenseur d'évaporateur 3, l'unité de compresseur complète 15, représentée de façon simplifiée, et l'évaporateur 16.Le réglage de la machine frigorifique en cascade, qui ne fonctionne comme ensemble que dans le cas d'un réglage direct de la température dans le fonctionnement aux basses températures et aux températures alternatives, se fait en fonction de la température de l'air dans l'espace utile 17 de la chambre d'essais. Dans le fonctionnement en climatisation, seul fonctionne le circuit 1 de R22 de la machine frigorifique en cascade, Dans le réfrigérateur 4, un transmetteur de chaleur est alors refroidi dans l'espace 18 et est disponible dans les dispositifs 19, représentés de façon simplifiée, pour le réglage indirect de la température et dans le porteur de chaleur associé 20, ainsi que dans les dispositifs 21, représentés de façon simplifiée, pour la déshydratation indirecte et pour le transmetteur de chaleur associé 22, suivant le signal de réglage présent. Dans le fonctionnement de climatisation, le compresseur 7 est branché en fonction de la température présélectionnée du porteur de chaleur par un contrôleur de température (non représenté)0 Si de basses températures avec refroidissement indirect doivent être pratiquées, le contrôleur de température est shunté et un contrôleur de pression d'aspiration, également non représenté, assure la connexion du compresseur 7 Dans le dessin sont désignés par 23 une paroi isolante de la chambre d'essai, par 24 un radiateur, par 25 une paroi directrice d'air, par 26 une soupape de retenue et par 27 des isolations0 Le sens lement des fluides est indiqué par des flèches. Dans le cas du réglage direct de la température dans le fonctionnement aux basses températures ou aux températures alternatives, le réfrigérant sortant de la partie d'évaporateur 5 du condenseur d'évaporateur 3 ne subit pratiquement pas de modification de son enthalpie en traversant la partie d'évaporateur 6 du réfrigérateur 4, car, dans ce mode de fonctionnement, aucune chaleur n'est amenée par le porteur de chaleur. Il en est de même dans le mode de fonctionnement indirect. Dans ce cas, le circuit 2 de R13 est hors de service et n'amène pas de chaleur au condenseur d'évaporateur 3. Par conséquent, le réfrigérant entre dans la partie d'évaporateur 6 du réfrigerateur 4 presque avec la même enthalpie avec laquelle il quitte la soupape d'injection thermostatique 10. Dans les deux cas, le circuit 1 de R22 fonctionne -pratiquement comme s'il n'y avait chaque fois en fonction que le dispositif de transmission de chaleur, le condenseur d'évaporateur 3 ou le réfrigérateur 4, sans que ceux-ci doivent étire commutés par des moyens spéciaux L'installation représentée dans le dessin peut en principe être appliquée pour des machines frigorifiques à plusieurs étages en montage compoundo Au lieu du condenseur d'évaporateur 3, on a alors pratiquement un dispositif de refroidissement intermédiaire, comme il est usuel de le prévoir entre les différents étages de pression. Bien entendu, l'invention ntest pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'inventionO R z V E N D I C A T IONS 10) Machine frigorifique à plusieurs usages, en particulier pour la marche d'une chambre d'essai dans le domaine des basses températures ou destempé ratures alternatives ou de la climatisation, caractérisée en ce que dans un étage de pression d'une machine frigorifique en cascade à plusieurs étages, sont montés en série des dispositifs de transmission de chaleur de types différents, tels qu'un condenseur d'évaporateur (3) et un réfrigérateur (4) pour le réglage de température d'un espace, tel qutune chambre d'essai (17), entre une soupape d'injection (10) et le côté doaspiration d'un compresseur de réfrigérant (7), les différents dispositifs de transmission de chaleur, composés du condenseur d'évaporateur (3) et du réfrigérateur (4) ayant en commun la soupape d'injection (10) et la canalisation d'alimentation0 20)iachine frigorifique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape d'injection (10) est constituée sous forme de soupape thermostatique, avec compensation de pression extérieure, une canalisation de compensation de pression (11) ainsi qu'un palpeur (12) étant reliés, après le deuxième dispositif de transmission de chaleur, au réfrigérateur (4) par une canalisation d'aspirations 30) Machine frigorifique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de transmission de chaleur pour le domaine des basses températures est constitué par le condenseur d'évaporateur d'une machine frigorifique en cascade, dont la partie d'évaporateur (5) est branchée en série avec une partie d'évaporateur (6) d'un réfrigérateur (4) de porteur de chaleur, nécessaire pour le fonctionnement dans le domaine de la climatisation 40) Machine frigorifique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de transmission de chaleur avec condenseur d'évaporateur (3) pour le domaine des basses températures est un dispositif intermédiaire de refroidissement d'une machine frigorifique à plusieurs étages, qui est branché en série avec la partie d'évaporateur (6) d'un réfrigérateur (4) pour un porteur de chaleur, nécessaire pour le fonctionnement dans le domaine de la climatisationo