Brevet FR2256384A1 — publié le 19750725

La présente invention concerne un dispositif qui assure notamment à de faibles températures d'évaporation, un refroidissement du compresseur faisant partie d'une section du circuit d'un système de réfrigération ou d'un système à pompe de chaleur. Cette section contient en plus du compresseur un évaporateur qui est alimenté en fluide froid par l'intermédiaire d'un conduit et qui transmet la vapeur de fluide de refroidissement au cté d'admission du compresseur par l'intermédiaire d'un autre conduit. Des compresseurs dits hermétiques peuvent autre endommagés en cours de marche lorsqu'ils fonctionnent à de faibles températures d'évaporation du fait que la température des gaz chauds est très élevée et que l'ensemble comprenant le compresseur et un moteur électrique est par conséquent mal refroidi. Il peut également se produire des dom-mag2sde ce genre dans d'autres types de compresseurs. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et elle se rapporte à un dispositif qui assure, notamment aux faibles temperatures d'évaporation, un refroidissement du compresseur incorporé à la section du circuit comprenant un système à réfrigérateur ou à pompe de chaleur, ladite section comprenant en plus du compresseur un évaporateur auquel du fluide de refroidissement est fourni par lnintermédiaire d'un conduit de liaison et qui transmet le fluide de refroidissement évaporé au eté d'admission du compresseur par l'intermédiaire d'un autre conduit de liaison.Dans le conduit de liaison de l'évaporateur au compresseur, il est prévu un séparateur de liquide dans lequel le fluide de refroidissement qui n'a pas été évaporé est séparé de la phase vapeur La partie du conduit de liaison du séparateur de liquide au compresseur comporte un tube entrée placé dans le séparateur de liquide et un orifice d'entrée de vapeur qui est situé à un niveau bien supérieur à celui du niveau de liquide. Suivant l'invention, il est prévu dans le conduit d'arrivée à 11 évaporateur un dispositif d'étranglement servant à contrôler l'alimentation en fluide de refroidissement de l'évaporateur afin qu'une quantité donnée de fluide de refroidissement traverse l'évaporateur sans être évaporée.Un orifice d'entrée de liquide dans le conduit aboutissant au compresseur et qui est placé à Dea-pres au niveau du liquide est disposé de manière que le liquide, c'est-à-dire le fluide de refroidissement qui n'a pas été évaporé, soit aspire dans et entraîné par la vapeur de fluide de refroidissement vers le compresseur en vue d'assurer un refroidissement de ce dernier, en maintenant le niveau du liquide essentiellement constant. Il est ainsi possible que le compresseur aspire de petites quantités variables de fluide de refroidissement non evaporé, ce qui assure un refroidissement du compresseur par le liquide. De cette manière on évite un risque d'endommagenant du compresseur par une surchauffe. Le séparateur de liquide forme non seulement un réservoir de liquide de refroidissement mais également un moyen actif pour empêcher un reflux de liquide dans le système. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux le séparateur de liquide comprend un récipient à la partie supérieure duquel la partie du conduit de liaison partant de l'évaporateur comporte son extrémité de sortie. Une tubulure en forme de U est agencée à son extrémité tournée vers le haut pour former un orifice d'entrée d'évaporateur, situé a la partie supérieure du récipient, de préférence à peu près au me niveau que l'extrémité de sortie du conduit de liaison de l7evapo!rateur au séparateur de liquide, le coude de la tubulure en U étant immergé dans le liquide à la partie inférieure du récipient. Le récipient du séparateur de liquide a de préférence la forme d'un réservoir cylindrique ou parallèlXpipadique qui u - porte des parois latérales verticales, une paroi supérieure Ec- rizontale et une paroi inférieure horizontale qui constitue le fond du récipient. Le conduit de liaison partant de l'évaporateur comprend un tube pénétrant dans le récipient au travers de sa paroi supérieure et dont l'embouchure est située immédiatement endessous de ladite paroi. Ce tube d'entrée a une forme de U et il comporte des branches verticales dont l'une sort du récipient au travers de la paroi supérieure et rejoint le conduit de liaison aboutissant au compresseur tandis que lXextrémité libre de l'autre branche forme l'orifice d'entrée de vapeur. L'orifice d'entrée de liquide est en fait placé à la partie inférieure d'une des branches verticales du tube en U. Le dispositif d'étranglement, qui est constitué par une soupape d'étranglement à commande thermostatique, est par exemple commandé à l'aide d'un tube capillaire à partir d'un élément de détection de chaleur. Il est aussi possible d'utiliser un élément de détection de chaleur du type thermo-électrique et dans lequel le signal pulsatoire, éventuellement amplifié dans un amplificateur, est transmis à une soupape d'étranglement à commande électro-mécanique par l'intermédiaire dun fil électrique. Lorsque l'élément de détection de température placé au voisinage immédiat du compresseur dans le conduit d'admission de ce dernier, indique une augmentation de la température dans ce conduit, c'està-dire un refroidissement insuffisant du compresseur, il en résulte une augmentation de l'ouverture de la soupape d'étranglement à commande thermostatique de sorte qu'une quantité suffisante de liquide de refroidissement, ou de fluide de.refroidissement non évaporé, est introduit dans le compresseur en vue d'assurer son refroidissement En conséquence la température dans le conduit d'admission diminue à-nouveau et le degré d'ouverture de la soupape d'étranglement est réduit par ltélément de détention de température, ce qui établit un état stable.Cet état n'est pas modifié tant qu'il ne se produit pas à nouveau un déséquilibre. Dans un autre mode très avantageux de réalisation de l'invention, la tubulure en U d'entrée comprend, de préférence dans la même branche qui forme également l'orifice d'entrée de vapeur, un orifice d'aspiration de liquide situé à peu près au même niveau que le niveau de liquide existant normalement. Dans le dispositif suivant l'invention, il est approprié que l'étranglement soit constitué par un tube capillaire. Le tube capillaire est dimensionné de façon prévoir une surcapacité suffisante aux faibles températures d'évaporation où il est nécessaire d'assurer un refroidissement par liquide. Le séparateur de liquide élimine également dans ce cas le risque d'à-coup de liquide. D'autres avantages et carractéristiques de ltinven- tion seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique annexé qui représente schématiquement un mode de réalisation de l'invention. Comme le montre le dessin, l'installation comprend cinq composants principaux, à savoir une soupape d'étranglement à commande thermostatique 1, un évaporateur 2, le séparateur de liquide , un compresseur 4 et un élément de détection de température 5 ainsi que des conduits établissant une liaispn entre ces composants. Le mode de déplacement du fluide de refroidissement dans l'installation va être précisé dans la suite. Du fluide de refroidissement condensé sous une pression assez élevée est fourni à l'évaporateur 2 par l'intermédiaire du conduit d'alimentation 6 comportant la soupape d'étranglement 1. La soupape d'étranglement 1 réduit la pression à une valeur appropriée pour l'évaporation. Dans l'évaporateur 2, le fluide de refroidissement reçoit de la chaleur et il en résulte que la majeure partie du fluide de refroidissement commence à bouillir et se transforme alors par évaporation en un gaz qui est aspiré par le compresseur 4 de façon à arriver sur le côté d'admission du compresseur par l'intermédiaire du conduit reliant l'évaporateur 2 au compresseur 4 et comprenant les deux parties 7' et 7". Dans le conduit 7' - 7" est disposé le séparateur de liquide 3.Après avoir été comprimé dans le compresseur, le fluide de refroidissement transformé en gaz et soumis à une pression élevée sort du compresseur par l'intermédiaire du conduit 8 de façon à être utilisé dans le réfrigérateur ou la pompe de chaleur comportant le dispositif de l'invention. Ainsi il est important pour l'invention que la soupa e d'étranglement 1 et le séparateur de liquide 3 branché dans le conduit de liaison 7' - 7" et dans lea71e' du liquide ou du fluide de refroidissement non évaporé 9 est séparé du fluide évaporé, contrôlent l'alimentation en fluide de refroidissement de l'évapo- rateur 2. Le séparàteur de liquide 3 comprend un récipient 10 pourvu d'une paroi latérale verticale ou chemise et d'une paroi terminale supérieure 11 ainsi que d'une paroi terminale inférieure ou fond 12. Le conduit 7' traverse la paroi terminale supérieure Il et son extrémité de sortie 13 est placée à une différence assez grande au-dessus du niveau du liquide 9 La partie 7" du conduit de liaison est reliée à une tubulure d'entrée en forme de U qui est placée à l'intérieur du récipient 10, l'orifice d'entrée de vapeur 14 et l'extrémité de sortie 13 de la partie de conduit 7' étant placés à une distance assez grande au-dessus du niveau du liquide. La branche de la tubulure qui est représentée à gauche sur le dessin traverse la paroi terminale Il et est reliée à la partie de conduit 7" aboutissant au compresseur 4.La branche de la tubulure qui est représentée à droite sur le dessin comporte à la partie inférieure du récipient 3 un orifice d'entrée de liquide 15 à l'aide duquel du liquide, c'est-à-dire du fluide de refroidissement non évaporé, peut être aspiré dans la tubulure en vue de son transfert ultérieur dans le compresseur 4 de manière à assurer son refroidissement. L'alimentation en fluide de refroidissement de ltéva- porateur 2 et par conséquent également l'alimentation en fluide de refroidissement non évaporé du séparateur de liquide 3 sont commandées par la soupape d'étranglement 1 à commande thermostatique dont le degré d'ouverture est déterminé par l'élément de détection de température 5 placé sur le conduit d'admission 711 du compresseur 4 et servant à transmettre des impulsions de commande à la soupape d'étranglement 1 par l'intermédiaire d'un conducteur 16. La commande du degré d'ouverture de la soupape d'étranglement 1 dépend de celle des parties suivantes qui est la plus chaude, à savoir le compresseur 4 et la partie de conduit d'admission 7" la plus proche du compresseur.L'élément 5 détecte ainsi l'augmentation de température de ces-parties et il assure une ouverture de la soupape d'étranglement afin qu'une plus grande quantité de fluide de refroidissement non évaporé soit fournie au séparateur de liquide 3 et soit séparé dans celui-ci. Lors du rétablissement du niveau de liquide, une quantité supérieure de fluide de refroidissement liquide est aspirée dans l'orifice 17 et est canalisée par l'intermédiaire du conduit 7 vers le compresseur 4 en même temps que la vapeur de fluide de refroidissement. Une plus grande quantité de fluide de refroidissement liquide arrive pr conséquent au compresseur 4 qui est ainsi plus refroidi de sorte que la température du conduit d'admission 7" diminue également, l'élément de détection 5 réduisant alors le degré d'ouverture de la soupape d'étranglement 1 jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli. Outre qu'il constitue un réservoir de liquide de refroidissement, le séparateur de liquide 3 a également pour fonction d'empêcher un à-coup de liquide. Les composants 5 et 1 peuvent être de nombreux types différents. il est également tout à fait possible de remplacer les composants 5, 16 et 1 par un dispositif d'étranglement du type à tube capillaire, monté à la place de la soupape d'étranglement 1 représenté sur le dessin. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour assurer, notamment aux faibles températures d'évaporation, le refroidissement d'un compresseur contenu , dans une section du circuit d'un système à réfrigérateur ou à pompe de chaleur, ladite section contenant en plus du compresseur un evaporateur qui reçoit du fluide de refroidissement par l'intermédiaire d'un conduit d'alimentation et qui fournit du fluide de refroidissement évaporé au coté d'admission du compresseur par l'intermédiaire d'un conduit de liaison, un séparateur de liquide étant branché dans le conduit de liaison entre l'évaporateur et le compresseur du fluide de refroidissement non évaporé étant séparé du fluide de refroidissement évaporé dans ledit séparateur de liquide et la partie du conduit de lai son reliant le séparateur de liquide au compresseur comportant une tubulure d'entrée placée dans le séparateur de liquide et pourvue d'un orifice d'entrée de vapeur placé à un niveau bien supérieur au niveau de liquide, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le conduit d'alimentation de l'évaporateur un dispositif d'étranglement de manière à contrôler l'alimentation en fluide de refroidissement de l'évaporateur afin qu'une quantité donnée de fluide de refroidissement passe dans l'évaporateur sans être évaporé, un orifice d'entrée de liquide prévu dans le conduit aboutissant au compresseur étant placé à peu près au niveau du liquide de façon que du liquide, c'est-à-dire du fluide de refroidissement non évaporé, soit aspiré et entraîné par la vapeur de fluide de refroidissement vers le compresseur afin d'assurer un refroidissement de celui-ci, en maintenant ainsi un niveau de liquide essentiellement constant. 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le séparateur de liquide comprend un récipient dans la partie supérieure duquel est placé l'extrémité de sortie de la partie du conduit de liaison qui part de l'évaporateur, une tubulure en forme de U étant prévue de façon que son extrémité dirigée vers le haut comporte un orifice d'entrée de vapeur, ledit orifice étant placé dans la partie supérieure du récipient, de préférence à peu près au même niveau que l'extrémité de sortie du conduit de liaison entre l'évaporateur et le séparateur de liquide tandis que le coude en U de la tubulure est immergé dans le liquide situé dans la partie inférieure du récipient, le dispositif d'étranglement comprenant une soupape d'étranglement à commande thermostatique dont le degré d'ouverture est déterminée par un élément qui est placé dans un conduit de liaison dont une partie est située entre le séparateur de liquide et le compresseur. 3) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la tubulure-enU comprend, de préférence dans la même branche nue celle qui -forme l'orifice d'entrée de vapeur, un orifice d'aspiration de liquide situé à peu près au même niveau que le niveau de liquide normalement existant. 4) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif d'étranglement comprend des moyens d'étranglement du type de tube capillaire.