Brevet FR2238128A1 — publié le 19750214

Dans des installations à compresseurs destines à com- primer un gaz condensable, par exemple dans des installations de réfrigération ou des installations de remplissage de réservoirs à gaz de pétrole liquéfié, il est souvent souhaitable d'utiliser un compresseur du type à vis qui offre certains avantages par rapport à autres types de compresseurs.Toutefois, le compresseur à vis exige l'introduction drune quantité importante dhuile lubrifiante dans- le gaz à comprimer, de sorte qu'il est indispensable par la suite de séparer lhuile du gaz comprimé et d'introduire une nouvelle quantité d'huile dans le-eompresseur à des fins de lubrification, d2étanchéité du rotor et de refroidissement du compresseur.Cette séparation est effectuée au moyen d'un séparateur huile duquel l'huile est refoulée à travers un filtre dans le circuit de lubrification du compresseur. Normalements le mélange de gaz et huile quitte le compresseur a une température relativement élevés et, par conséquents l-'huile séparée dont être normale- ment refroidie avant d'être réintroduite dans le compresseur, dont la température de fonctionnement ne doit pas entre trop élevée.Pour refroidir l'huile, on utilise normalement un re froidisseur d'huile spécial relativement peu coûteux monté en série avec le filtre. Il a été propose d'effectuer la totalité du refroidissement du compresseur par invention d'un gaz condensé directement dans la chambre de travail du compresseur, mais bien qu'il soit ainsi possible de réintroduire l'huile sans refroidissement particulier, ce mode opératoire ntest pas très avantageux car-l'injection du milieu de refroidissement dans la chambre du compresseur affecte nuisiblement son rendement Une autre difficulté réside dans la séparation des quantites relativement importantes huile entraînées par le gaz de façon à débarrasser ce dernier de la totalité de lt-hui- le.-Un séparateur d'huile normal est un appareil assez "grossier" et, par conséquent, il est souhaitable que le gaz provenant du séparateur d'huile passe dans un séparateur ou filtre plus efficacé dans lequel le reste de l'huile est séparé ou absorbé. Cependant, ces filtres ou séparateurs efficaces sont aussi relativement coûteux. La présente invention concerne une installation telle qutune installation de réfrigération comprenant un compresseur pour refouler un gaz condensable en phase gazeuse, un dispo positif pour introduire une huile dans le compresseur et un séparateur destiné à séparer l'huile du -gaz refoule et à la ramener dans le dispositif d'introduction. La présente invention a pour objet une installation de ce type dans laquelle il est possible d'obtenir une séparation efficace de l'huile du gaz quittant le séparateur en utilisant un déshuileur spécial de construction simple et en obtenant si- multanément un refroidissement-de l'huile qui est ramenée du séparateur au compresseur. Selon l'invention, le séparateur d'huile est divisé en un déshuileur primaire comportant dtune manière connue une chambre collectrice de laquelle l'huile est ramenée au compresseur, et en un déshuileur secondaire monté en aval par rapport à la circulation du gaz provenant du déshuileur primaire et contenant une certaine quantité d'un liquide de lavage du reste de l'huile se composant du gaz à l'état condensé, le déshuileur secondaire comprenant un dispositif destiné à mettre le gaz en contact de lavage avec le liquide pour qu'il soit débarrassé d'au moins la plus grande quantité de l'huile qui reste encore dans le gaz, le déshuileur secondaire présentant une sortie de laquelle le gaz est acheminé vers un condenseur pour qu'une partie au moins dudit gaz soit condensée, ledit condenseur comportant un récipient pour le gaz condensé qui est relié au déshuileur secondaire de manière à l'alimenter continuellement ou par intermittence en gaz condensé, ce déshuileur secondaire comportant en outre une sortie pour le gaz condensé et un dispositif destiné à distribuer le gaz condensé en continu ou par intermittence de cette sortie au dispositif d'injection du gaz condensé dans le courant du gaz en phase gazeuse passant dans le compresseur ou quittant ce dernier avant que le gaz n1 entre dans le déshuileur primaire. Dans cette installation, le gaz comprimé sortant du compresseur est soumis à un déshuilage approximatif dans le déshuileur.primaire, duquel l'huile est ramenée par pompage dans le compresseur et le gaz est acheminé vers le déshuileur se condaire dans lequel au moins la majeure partie de 11 huile restante est enlevée par le gaz liquide de lavage Lorsque le gaz est ensuite condensé, par exemple dans le condenseur nor mal d'une installation de réfrigération, le gaz condensé est sensiblement exempt d'huile, c'est-à-dire qu'il peut être ré introduit dans le déshuileur secondaire sous forme d'un fluide gazeux propre.Une certaine quantité du gaz liquide contenant de l'huile se trouvant dans le déshuileuXsecondaire est nntro duite par l'intermédiaire du dispositif d'injection dans le courant de gaz passant du compresseur au déshuileur primaire, ce courant présentant une plus forte concentration d'huile que le gaz liquide qui y est injecté.Ainsi, on obtient trois ef fets différents, à-savoir 1) lourant principal du gaz comprimé avec l'huile qu'il contient est refroidi par l'évaporation du gaz condensé injecté, de sorte que l'huile qui est ultérieurement séparée dans le déshuileur primaire peut etre ramenée dans le compres seur avec peu ou pas de refroidissement supplémentaire 2) le rendement du déshuileur primaire est augmenté du fait que l'huile se sépare d'autant plus facilement du gaz que sa température est plus basse ; et 3) l'huile contenue dans le gaz condensé de refroi dissement provenant du déshuileur secondaire est introduite ou réintroduite dans le courant principal du gaz riche en hui le, de sorte qu'il est débarrassé de l'huile provenant du dés huileur secondaire ; naturellement, la teneur en huile du cou rant principal*du gaz augmente d'une manière correspondante, mais cette augmentation n'a aucune importance en pratique. Ainsi, lorsque l'huile séparée dans le déshuileur se eondaire est introduite constamment dans le courant de gaz principal avec le gaz condensé dans lequel l'huile est plus ou moins en suspension, et iorsqurune nouvelle quantité de gaz condensé exempt d'huile est introduit du condenseur dans le déshuileur secondaire, on peut atteindre un état d'équilibre de l'huile dans le déshuileur secondaire, étant donné que la quantité d'huile quittant le déshuileur pour être injectée dans le courant de gaz principal avec le gaz condensé correspond bient8t à la quantité d'huile introduite dans le .déshui- leur avec le courant gazeux provenant du déshuileur primaire. Be-déshuileur secondaire peut être considéré comme étant un filtre huile dans lequel l'élément filtrant est continuellement et automatiquement renouvelé et "ltélément" est automatiquement nettoyé en étant remis en circulation dans le déshuileur primaire, étant donné qu'il change d'état conformément au gaz à nettoyer pour reprendre ensuite (dans le condenseur) son état actif après avoir été nettoyé. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 est une vue schématique d'une installation de réfrigération selon une forme de réalisation de l'invention; et la figure 2 est une coupe schématique d'un ensemble de déshuileurs primaire et secondaire. L'installation représentée sur la figure 1 comprend un compresseur à vis 2 entraîné par un moteur 4 et présentant un conduit de refoulement 6 pour un gaz comprimé. te gaz est refoulé à travers un clapet de retenue 8 dans un déshuileur primaire lOde eonstruction elassique, puis par un conduit 12 dans un déshuileur secondaire 14 duquel le gaz est refoulé par un conduit 16 à travers un clapet de retenue 18 dans un con- denseur 20. Le gaz condensé ou liquéfié est recueilli dans un récipient ?2 duquel il est transporté par un conduit 24 vers son lieu d'application.Dans l'exemple représenté, l'instal- lation ést une installation de réfrigération en çircuit fermé dans laquelle le gaz condensé passe par un détendeur 26 dans un évaporateur ou élément de refroidissement 28 duquel le gaz produit par évaporation est ramené de la-ma- nière habituelle du côté aspiration du compresseur 2 par l'in- termédiaire d'un conduit 30. Comme indiqué, le déshuileur primaire 10 peut être de construction classique comportant une partie inférieure forment récipient 32 pour l'huile séparée et un espace supérieur 34 à travers lequel le gaz monte vers le conduit de sortie 12 de manière qu'une partie importante de huile contenue dans le gaz soit séparée par gravitation ; afin de favoriser la séparation, on utilise normalement des éléments filtrants à chicane ou autres éléments filtrants 36. Lrhuile séparée est ramenée de la chambre inférieure 32 dans le compresseur 2 par un conduit 38 dans lequel se trouve- un filtre à huile 40 et une pompe 42. Contrairement à la pratique courante, on ne prévoit pas de refroidisseur d'huile dans ce conduit de branchement. Dans la forme de réalisation représentée, le déshuileur secondaire se compose d'un récipient cylindrique horizontal 14 dans lequel est monté, près de son fond, un long tube perforé 44 par lequel le gaz comprimé provenant du conduit 12 est in jecté dans-le récipient- 14. Ce dernier présente un conduit d'entrée 46 pour le gaz liquéfié refoulé par une pompe 48 à partir du récipient 22 du condenseur.Dans le conduit 46 est intercalé un distributeur à solénoïde 50 commandé par un détecteur à levier 52 du gaz liquéfié contenu dans le récipient 14, de manière que le niveau du gaz liquéfié soit maintenu au-dessus du tube 44,mais pas au-dessus d'un niveau laissant encore un important espace libre au-dessus du gaz liquéfié,de manière que la vitesse de refoulement du gaz hors du récipient 14 dans le conduit 16 puisse être maintenu relativement faible. La pompe 48 fonctionne en continu et est arretée par une soupape à surpression 54 qui rouvre lorsque le distributeur 50 est fer mé. A un orifice de sortie ménagé dans le fond du récipient 14 est relié un conduit 56 se prolongeant vers le bas jusqutà une chambre d'injection 60 montée dans le conduit de refoulement 6 du compresseur. Une vanne automatique 58 est montée dans le conduit 56 et est commandée par un détecteur 62 de la température du gaz comprimé à sa sortie du déshuileur primaire 10. En variante,- le détecteur peut être placé comme représenté en 67 pour réagir rapidement à toute variation de température. La principale partie de lthuile entraînée par le gaz provenant du compresseur est séparée dans le déshuileur primaire et est refoulée dans le circuit de- lubrification du compresseur par la pompe 42. Le gaz est introduit ensuite dans le déshuileur secondaire par l'intermédiaire du tubeperforé 44 duquel il barbote à travers le gaz condensé contenu dans le récipient 14, de sorte que le gaz est débarrassé de toute l'hui- le restante par lavage. Ensuite, le gaz repasse dans l'installation de réfrigération- comme on l'a déjà décrit. Au bout d'un certain temps, le gaz liquéfié contenu dans le récipient 14 contient une certaine quantité d'huile en mélange avec le gaz condensé et, par conséquent, on fait passer à la fois le gaz condensé et l'huile par le condui\56 dans la chambre d'injection 60. Le gaz condensé s'évapore immédiatement après son injection dans le conduit6 et le gaz produit par évaporation se combine avec le courant principal du gaz tant en ce qui concerne le gaz que l'huile. L'évaporation a pour effet de refroidir le gaz par exemple de 750 à 550C. Grâce à ce refroidissement, l'huile séparée et rassemblée dans la partie inférieure 32 du déshuileur primaire 10 peut être ramenée dans le compresseur sans autre refroidissement et ainsi on peut éviter d'utiliser un refroidisseur d'huile séparé.Il est possible d'utiliser une chicane ou un tamis contre les en trainAements 37 pour faciliter l'évaporation du gaz liquéfié qui reste éventuellement dans le courant principal du gaz. Le gaz condensé quittant le récipient 14 par le-conduit 56 est remplacé par un gaz condensé propre pompé dans le récipient 14 par l'intermédiaire du conduit 46, de manière que le niveau soit maintenu relativement. constant dans le récipient. Il convient de noter que le gaz condensé quitte le récipient 14 non seulement par le conduit 5-6 mais également dans une certaine mesure par le conduit 16, étant donné qu'une partie du gaz condensé est évaporée par l1introduction-du gaz .par ltin- termédiaire du conduit 44, la température du gaz condensé étant à son point d'ébullition, par exemple de 350C, tandis que le gaz introduit est plus chaud, par exemple à une température de 550C Ainsi, une partie du gaz introduit est condensée et une partie du gaz condensé s'évapore mais-de toute manière le gaz s'échappant du récipient 14 par le conduit 16 est pratiquement exempt d'huile Il est possible de régler automatiquement le débit d'injection du gaz condensé dans le conduit 6 au moyen du détecteur 62 de façon à pouvoir maintenir l'effet de refroidissement aussi faible que possible.Par ailleurs, outre le fait d'assurer un refroidissement optimal du gaz, l'injection sert également à évacuer l1huile du déshuileur secondaire, mais tous les fluides de refroidissement ne permettent pas de régler la vitesse d'injection d'une manière optimale dans ces deux buts, mais normalement il est avantageux de trouver un compromis convenable Une variante est représentée sur la figure 2 dans laquelle le-déshuileur secondaire 14 est monté directement au sommet du déshuileur primalre 10. Be mode opératoire et les différents branchements, etc., sont les mêmes que sur la figure 1 et on a utilisé les mêmes numéros de référence.Par consé quent, on présume qu'il n'est pas nécessaire de.décrtre la figure 2 plus en détail. Il convient de noter que l'injection du gaz condensé dans le conduit 6 est effectuée au moyen d'un éjecteur, de telle sorte que le déshuileur secondaire n'a pas besoin itetre placé à un niveau supérieur à la chambre dtin- section 60. Au lieu de laisser le gaz barboter de bas en haut à travers le gaz condensé contenu dans le récipient, il est possible de pulvériser le gaz condensé dans une chambre de passage du gaz en phase gazeuse. Le distributeur automatique 50 du gaz condensé introduit dans le récipient 14 peut être commandé en variante par un détecteur de température 64 monté sur le conduit 16, étant donné qu'une basse température du gaz à la sortie du récipient 14 indique que le niveau du gaz condensé dans ce dernier est trop élevé ou inversement. Ce type de commande est aussi utilisable lorsque l'hui- le est éliminée par lavage du courant gazeux par ledit processus de lavage par pulvérisation. L'invention n'est pas limitée à des installations de réfrigération comportant un circuit. fermé pour le fluide de refroidissement, étant donné qu'elle s'applique également au pompage d'un gaz de pétrole liquéfié pour le remplissage de réservoirs. En outre, il est bien en tendu que les avantages de l'invention ne sont pas limités à l'utilisation d'un compresseur à vis ou d'un autre type né cessitant de grandes quantités huile, car l'utilisation du déshuileur secondaire est avantageuse dans tous les cas pour une séparation efficace de l'huile entratnée par un courant de gaz, également lorsque l'huile séparée dans le déshuileur primaire n'est pas réutilisée. On sait que l'huile peut être séparée de quelques types de fluides de refroidissement, en particulIer l'ammoniac dans lequel l'huile tend à précipiter, et il est évident que l'ins- tallation selon l'invention ntest pas limitée à ce type de fluide de refroidissement, étant donné qu'il importe peu que huile, comme dans le cas du "Freon",soitplus ou moins en suspension dans le gaz condensé. Par ailleurs, il ne faut pas prendre le terme "huilen dans un sens limité car le procéd4belon l'invention peut stap- pliquer au nettoyage dtun gaz pour le débarrasser d'autres impuretés. 'l'invention concerne donc un procédé dtépuration dtun gaz condensable comme décrit plus haut. Selon une autre caractéristique importante de l'invèn- tion, l'injection.du gaz condensé de refroidissement dans le courant gazeux principal est effectuée en dehors du compresseur proprement dit. Pour refroidir le compresseur dans une installa- tion ordinaire de réfrigération, il est cornu, comme on l'a in diqué, de refroidir l'huile ramenée dans le compresseur et il est également connu d'injecter le gaz condensé directement dans la chambre de travail du compresseur afin d'obtenir un effet de refroidissement immédiat. Ce dernier mode opératoire est applicable également à des compresseurs autres que les compres seurs à vis, mais normalement l'injection du gaz condensé affec te nuisiblement le rendement du compresseur.Selon l'invention, le gaz condensé est utilisé pour refroidir le compresseur dru- ne manière indirecte,à savoir en provoquant un important refroi dissement direct de l'huile à ramener dans le compresseur et ainsi, non seulement le compresseur est refroidi selon les besoins mais également l'injection peut être effectuée d'une manière très simple dans un conduit au lieu de la structure plus compliquée du compresseur. Il est évident que pour-obtenir ce refroidissement, le gaz condensé à injecter peut être prélevé directement dans le récipient 22 du condenseur, c'est-à-dire indépendamment du mode de séparation de l'huile. Par ailleurs, dans les installations représentées sur le dessins il n'est pas indispensable que l'injection du gaz condensé soit effectuée dans le conduit 6 ; naturellement, le retour désiré de l'huile dans le courant de gaz ainsi qu'non effet de refroidissement sont également obtenus si l'injection est effectuée dans-le compresseur ou même dans le conduit 30 du côté aspiration du compresseur. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'installation écrite sans sortir du-cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation telle qu'une installation de réfrigération comprenant un compresseur pour refouler un gaz condensable en phase gazeuse et un séparateur d'huile destiné'à séparer l'huile du gaz refoulé, installation caractérisée en ce que le séparateur d'huile est divisé en un déshuileur primaire comportant d'une manière connue une chambre collectrice de laquelle l'huile est évacuée du déshuileur, et un déshuileur secondaire monté en aval par rapport au sens de circulation du gaz à partir du déshuileur primaire et contenant une certaine quantité de liquide de lavage du reste de l'huile constituée par le gaz en phase condensée, le déshuileur secondaire comprenant un dispositif pour mettre le gaz en contact de. lavage avec le liquide afin d'enlever par lavage au moins la plus grande partie de l'huile restant encore dans le gaz, le déshuileur secondaire présentant une sortie de laquelle le gaz est introduit dans un condenseur pour qutune partie au moins du gaz soit condensée, ce condenseur présentant un récipient pour le gaz condensé, ce récipient étant relié au déshuileur secondaire de manière qu'il alimente ce dernier en gaz condensé d'une manière continue ou intermittente, ce déshuileur comportant en outre une. sortie pour le gaz condensé et un dispositif pour acheminer le gaz condensé d'-une manière continue ou intermittente de cette-sortie à un dispositif destiné à injecter le gaz condensé dans le courant de gaz passant dans le compresseur ou quittant ce dernier avant que le gaz n' entre dans le déshuileur primaire 2.Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif destiné à injecter le gaz condensé dans le courant gazeux se trouve dans le conduit sous pression entre le côté refoulement. du compresseur et le séparateur d'huile 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le déshuileur secondaire comporte un dispo positif de réglage du niveau du gaz condensé et en ce que ce dispositif est relié à un dispositif destiné à commander l'admis sion du gaz condensé dans ledit ,déshuileur de manière que le niveau du gaz condensé soit maintenu sensiblement constant. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1. à 5, caractérisée en ce que le dispositif destiné à alimenter le dispositif dtinjection en gaz condensé est commande en fonction de la température et de la pression du gaz quittant le compresseur.