Brevet FR2341759A1 — publié le 19770916

Il est connu notamment par la demande de brevet français 75 33570 de réaliser des compresseurs à gaz dont l'étanchéité interne et le refroidissement sont assurés par une injection de liquide, ce liquide étant un condensat du gaz comprimé. En général ce condensat n'est pas un liquide lubrifiant et la lubrification des parties tournantes, nota'nuent des paliers oblige à des dispositions complexes ou conteuses, par exemple à isoler les paliers et roulements par des joints d'étanchéité. La présente invention a pour objet un procédé pour la lubrification de com- presseurs rotatif s volumétriques munis d'au moins une injection de condensat et fonctionnant dans une boucle fermée comprenant au moins un condenseur et un évaporateur caractérisé en ce qu'en combinaison un lubrifiant soluble dans le condensat est dissout dans le condensat placé dans la boucle, en ce qu'une fraction du condensat est vaporisée dans un échangeur en contact w une autre fraction du condensat prélevée en aval du condenseur et est injectée dans les zones à lubrifier. L'on s'est en effet aperçu que dans des boucles fermées telles que l'on utilise pour la réfrigération ou le pompage de chaleur, il était possible de dissoudre des quantités faibles de lubrifiant, par exemple une huile, dans le condensat sans que ceci nuise aux performances des condenseurs et évaporateurs, qu'en vaporisant une petite fraction du condensat prélevée en aval du condenseur, l'on obtenait un gaz chargé de très fines goutelettes de lubrifiantndlange idéal pour la lubrification des organes à lubrifier, notamment des paliers ou des roulements et que cette vaporisation pouvait se faire sans dégradation du rendement thersodyna ique en utilisant les frigories produites pour sousrefroidir une fraction du liquide condensé. Dans une réalisation préférée, la fraction sous-refroidie est réinjectée dans le compresseur ce qui abaiase la température du liquide injecté, diminue Sa vaporisation et améliore l'étanchéité procurée par cette injection, donc le rendement thereodynsmique obtenu. Dans les dispositions conformes à la demande de brevet français 75 33570, ceci permet en outre de laisser partir une quantité de condensat assez importante avec le gaz refoulé ce qui permet d'utiliser le gaz additionné de condensat pour refroidir le moteur électrique d'entrainement du compresseur à une température voisine de celle du condenseur sans pour autant élever sensiblement la température du condensat injecté dans le compresseur. La présente invention sera mieux comprise à la lecture du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif où la figure 1 présente un schéma dune installation frigorifique utilisant le procédé objet de l'invention, la figure 2 présente un schéma d'une installation combinant le procédé objet de l'invention avec des dispositions conformes à la demande française 75 33570. L' on voit sur la figure 1 un compresseur à gaz rotatif volumétrique entrainé par un moteur non représenté; par compresseur rotatif volumétrique l'on entend en particulier les compresseurs à palette, à deux vis parallèles, à une vis coopérant avec un ou plusieurs pignons.Ce compresseur est muni d'au moins une injection de condensat représenté en 2. il opère dans une boucle fermée, servant par exemple à la réfrigération constituée d'une canalisation d' échappe- ment 3, un condenseur 4 , un réservoir d'accumulation 5, une canalisation 6 reliant le réservoir 5 à l'injection 2, une canalisation 7 , une vanne de règlage 8 , une canalisation 10 traversant un échangeur 9 et reliée aux points à lubrifier symbolisés par les flèches 11, 12, 13, une canalisation 14 sortant du réservoir 5 et traversant l'échangeur 9 puis reliée à une valve d'expansion 15, un évaporateur 16 lié à ladite valve 15 et à l'aspiration 17 du compresseur par une canalisation appropriée. Dans le condensat est dissoubXune petite quantité d'un liquide lubrifiant par exemple de l'huile ; l'on sait que des pourcentages en poids faibles, compris entre 1 et 4 % et de préférence d'environ 2 % d'huile dans des bydrocarbures halogénés par exemple ne détériorent pas les caractéristiques des échangeurs et aaraient mOme tendance à les améliorer. Le gaz et le condensat sortant par la canalisation 3 se condensent en 4 s 'accumulent sous forme de liquide condensé en 5 dont une partie est réinjectée sous forme liquide par la canalisation 6 dans le compresseur, une autre partie sort par la canalisation 14, est sous-refroidie dans la canalisation 9 , passe à travers une vanne de détente 15, se vaporise dans ltévaporateur 16 et retourne sous forme gazeuse à l'aspiration 17 où elle est recomprimée dans le compresseur. L'on notera que l'évaporatemr 16 est de préférence un évaporateur sec pour éviter que ne s'y accumule le lubrifiant mais l'on peut utiliser d'autres dispositions connues pour assurer ce résultat. Une fraction de liquide condensé est prélevée par la canalisation 7, est détendue dans la vanne 8 et se vaporise dans ltéchangeur 9. Au cours de la vaporisation, le lubrifiant dissout se sépare sous forme de fines goutelettes dans le gaz et ee brouillard, par ailleurs froid, est distribué aux différents points à lubrifier 11, 12 et 13. L'on notera que le débit de liquide contrôlé par la vanne 8 est faible, quelque pourcent du débit total de condensat de telle façon, que même à régime partiel, lorsque la vanne 15 tend à se fermer, il y ait suffisamwent de calories fournies par le condensat sous-refroidi circulant par la canalisation 14 pour vaporiser complètement le liquide passant par la canalisation 7. L' on notera que si la vanne 15 était à fonctionnement par tout ou rien au lieu d'rez à fermeture progressive il est possible de disposer 11 échangeur 9 à l'intérieur du ballon 5 da façon que le liquide circulant par la canalisation 7 soit réchauffé par la masse du liquide condensé qui joue alors le r81e de volant thermique entre deux ouvertures successives de la vanne 15. L ' on peut bien entendu remplacer la vanne 8 par tout moyen équivalentS par exemple un tube capillaire. La figure 2 présente une disposition combinant le procédé objet de la présente invention avec une disposition conforme à la demande française 75 33570. Dans cette disposition le compresseur 1 est entratné par un moteur électrique 18 disposé en construction dite hermétique ou semie hermétique par rapport au compresseur ; la canalisation 3 sortant de l'échappement du compresseur est reliée au moteur de telle façon que le mélange de gaz et liquide refoulé par le compresseur traverse le moteur électrique et le refroidisse avant de parvenir au condenseur 4. Par ailleurs, ltéchappement du compresseur se subdivise en un échappement pour le gaz suivant la canalisation 9 et un échappement pour le liquide relié à la canalisation 19 qui aboutit au réservoir. 20 sur lequel est fitéela canalisa- tion 6 liée à l'injection 2. Une canalisation 21 relie les réservoirs 5 et 20 et traverse l'échangeur 9. Suivant la demande française 75 33570 , une petite partie du condensat s'échap pe par la canalisation de gaz 3 et ea vaporisation peut servir d'ailleurs à assurer le refroidissement du moteur électrique. Cette partie du condensat doit titre remplacée dans l'injection par du liquide chaud arrivant en provenance du réservoir 5 au réservoir 20 ce qui, sans ltéchangeur 9, aurait pour effet d'augmenter la température du condensat injecté en 2 ; il en résulterait une vaporisation plus importante du condensat à l'injection, ce qui - l'expérience le montre - diminuerait la qualité de l'étanchéit fournie par cette injection, augmenterait les fuites ce qui dégraderait le rendement thernodynamique. En refroidissant cet apport de condensat chaud, l'on diminue considérablement cette élévation de température et les inconvénients qui en résultent. il est également possible de laisser partir une quantité importante de liquide par l'orifice gaz sans qu'il en résulte de pénalité importante à l'injection de condensat. Ceci rend moins difficile 11 obtention d'une séparation satisfaisante du condensat et du gaz à l'échappement du compresseur. Cela permet aussi d'avoir dans le gaz d'échappement une quantité de condensat supérieure à la quantité qui en toutes circonstances permettrait par vaporisation d'absorber les calories du moteur; on s'assure ainsi de toujours refroidir le moteur avec une source de frigories qui est à la température du condenseur et sans que ces frigories content quelque chose sur le plan énergétique puisqu'elles sont produites à la haute pression. Par ailleurs la quantité de condensat s' échappant par ltorifice 3 est peu dépendante du débit de gaz transitant par le compresseur ce qui assure que même lorsque le compresseur travaille à débit partiel une quantité de chaleur sensiblement constante est fournie à l'échangeur 9 et permet d 'assurer un flux régulier de brouillard lubrifiant exempt de condensat non vaporisé. In'autres modes de réalisation du procédé sont bien entendu possibles sans changer la nature de la présente invention. L'on peut en particulier effectuer le prélèvement de condensat vaporisé dans l'échangeur 9 en tout point où se trouve du condensat liquide c' est-à-dire non seulement dans le réservoir d'accumulation comme indiqué dans les exemples ci-dessus mais mEme à la sortie du compresseur si lton y disposait d'un dispositif connu destiné par gravité ou centrifugation à séparer le liquide du gaz, ou sur l'une des canalisations ou l'un des réservoirs contenant du condensat. L'on peut également remplacer le lubrifiant liquide par un lubrifiant pâteux ou solide aux conditions de fonctionnement pour autant qu'il soit soluble dans le condensat. REVENDICATIONS 1. Procédé paur la lubrification de compresseurs rotatifs volumétriques munis d'au poins une injection de condensat et fonctionnant dans une boucle fermée comprenant au moins un condenseur et un évaporateur caractérisé en ce qu'en combinaison un lubrifiant soluble dans le condensat est dissout dans le condensat placé dans la boucle, en ce qu' une fraction du condensat est vaporisée dans un échangeur en contact avec une autre fraction du condensat prélevée en aval du condenseur et est injectée dans leX zones à lubrifier. 2. Procédé conforme à la revendication 1 caractérisé en outre en ce que l'autre fraction du condensat en contact avec ledit échangeur est prélevée et aval du condenseur et rejoint l'injection de condensat.