Brevet FR2347633A1 — publié le 19771104

La présente invention concerne un refroidisseur à immersion du type comprenant un évaporateur destiné à être immergo dans un liquide et présentant une forme telle qu'il entoure un espace central pour le liquide à refroidir, un agitateur agencé de manière- 8 provoquer un courant du liquide à travers l'espace central, et un tuyau pour acheminer un fluide frigorigène, depuis le côté refoulement d'un compresseur, à travers un condenseur et vers l'évaporateur, tuyau qui pénètre dans ltéva- porateur à la partie supérieure de celui-ci et débouche à l'intérieur de l'évaporateur à la partie inférieure de celui-ci, l'évaporateur étant en outre raccordé par sa partie supérieure au coté aspiration du compresseur.Il est fréquent que le tuyau d'adduction du fluide frigorigène soit très mince dans sa partie qui est située à l'intérieur de l'évaporateur, ce qui permet de maintenir la pression voulue dans le condenseur et d'obtenir la détente voulue du fluide frigorigène dans l'évaporateur. Mais il est également possible de prévoir un étranglement isolé du tuyau uniquement à son extrémité située à l'intérieur de l'évaporateur afin d'obtenir les conditions de service voulues. les refroidisseurs à immersion de ce genre qui sont utilisés dans la pratique comportent ordinairement un évaporateur sous la forme de deux cylindres disposés concentriquement qui délimitent entre eux une chambre de section annulaire pour le fluide frigorigène évaporé. Toutefois, on connait également des évaporateurs qui présentent des formes différentes. Un problème que l'on rencontre en général avec les refroidisseurs à immersion du genre défini ci-dessus consiste en ce qu'il se forme souvent nne couche de glace du liquide refroidi sur la paroi extérieure de l'évaporateur, c'est-à-dire du côté de l'évaporateur dirigé à l'oppressé de l'espace central. Ce phéno aène semble pouvoir être attribué au fait que la fraction du liquide refroidi qui se trouve près de ce côté del'évaporateur ne subit pas une agitation aussi intense que le liquide contenu dans l'espace central. Eu égard au risque de givrage, qui réduirait l'efficacité du refroidisseur à immersion, la température d'évaporation à l'intérieur de l'évaporateur doit donc être maintenue à un niveau plus élevé que ce qui sera souhaitable en réalité dans de nombreuses circonstances.S'agissant par exemple du refroidissement du lait, il est particulièrement important d'Wviter la formation de glace, car le lait subirait dans ce cas une altération de son goût. D'autre part, en particulier dans le cas du refroidissement du lait, il est souhaitable que la température soit aussi basse que possible, afin d'éviter le développement de bactéries dans le lait au cours de son entreposage. Le but de la présente invention est de résoudre ce problème, c'est-à-dire de permettre d'obtenir un effet de refroidissement maximal de la part du refroidisseur à immersion. Â cet effet, l'invention est caractérisée par le fait que le tuyau d'adduction de fluide frigorigène s'étend à la manière des filets d'une vis le long de l'évaporateur, en contact de transfert thermique avec la paroi de celui-ci qui est dirigée à l'opposé de l'espace central, ce qui empêche la forma tion de glace sur la face extérieure de cette paroi en cours de service. Si la formation de glace est évitée sur la face extérieure de la paroi en contact avec le tuyau de fluide frigorigène grâce à la disposition décrite, c'est parce qu'au moment où le fluide frigorigène traverse ce tuyau, il est à l'état liquide et a une température relativement élevée, à savoir la température à laquelle il a été amené dans le condenseur. Au moment oU le fluide frigorigène a ensuite la latitude de se détendre dans l'évaporateur, sa température baisse considérablement. Du fait que le tuyau de fluide frigorigène est en contact avec la paroi de l'évaporateur en question, le fluide frigorigène détendu et refroidi n'est pas en mesure de refroidir cette paroi à une température aussi basse que celle qui est atteinte dans la paroi de l'évaporateur dirigée vers l'espace central. De référence, l'invention est appliquée aux refroidis seurs à immersion -antérieurement connus du type dans lequel l'évaporateur a la forme d'un tube qui s'étend à la manière des filets d'une vis. invention est ci-après décrite, en référence au dessin annexé, à propos d'un refroidisseur à immersion de ce dernier type. Sur le dessin est représente schématiquement un dispositif refroidisseur à immersion qui comprend un compresseur 1, un condenseur 2 et un évaporateur 3 sous forme d'un tube hélicol- dal, fermé à son extrémité inférieure et destiné à être immergé dans un liquide à refroidir. Pour le fluide frigorigène, il est prévu une conduite 4 qui s'étend entre le côté refoulement du compresseur 1 et le condenseur 2; un tuyau mince 5 entre le con denseur 2 et l'évaporateur 3 et une conduite 6 entre ltévapora- teur 3 et le côté aspiration du compresseur 1. Le tuyau mince 5 pénètre dans l'évaporateur 3 à la partie supérieure de celui-ci qu'il suit de haut en bas pour s'ouvrir en 7 à la partie inférieure de l'évaporateur.A l'intérieur de l'évaporateur 3, le tuyau mince 5 s'détend le long de la partie de la paroi du tube de l'évaporateur qui est dirigée radialement vers l'extérieur, à l'oppose de l'axe de l'évaporateur, et il est en contact de transfert thermique avec cette partie de la paroi du tube. D'évaporateur3 entoure un espace central que traverse un arbre 8. En vue de sa rotation, l'arbre 8 est raccordé par son extrémité supérieure à un moteur 9 et il porte, à son extré ité'inférieure, une hélice 10 agencée de manière à créer un courant de liquide, dirigé axialement à travers l'espace central qui est entouré par l'évaporateur 3. Le dispositif refroidisseur à immersion fonctionne de la manière suivante : Tandis que l'hélice 10 engendre un courant axial du liquide à refroidir d'une extrémité à l'autre de l'espace central entouré par l'évaporateur 3, un fluide frigorigène gazeux est comprimé dans le compresseur 1. Le fluide frigorigène gazeux comprimé est acheminé du compresseur 1 vers le condenseur 2 où il se condense en liquide. L'arrivée et le départ prévus dans le condenseur pour le fluide de refroidissement destiné à provoquer la condensation n'ont pas éta représentés sur le dessin. Puis le fluide frigorigène continue à circuler à l'état liquide et sous une pression relativement'elevée le long du tuyau 5 et, à l'intérieur de celui-ci, le long de 1 évaporateur 3. Au moment où le fluide frigbrigène pénètre dans la chambre d'évaporation ì la partie inférieure de l'évaporateur3, il se détend et est transformé en un gaz. La température du fluide frigorigbne 'abaisse alors de façon notable et de la chaleur commence à lui entre transmise par le liquide qui entoure l'évaporateur 3 et qui est ainsi refroidi. Le fluide frigorigène évaporé parccurt de bas en haut l'évaporateur 3, puis la conduite 6 vers le côté aspiration du compresseur 1. Après compression dans le comprespeur, le fluide frigorigène retourne dans la conduite 4 pour Stre recyclé à travers le système. -:- REVENDICAvIONS -:- 1 - Refroidisseur à immersion du type comprenant un évaporateur destiné à être immergé dans un liquide et présentant une forme telle qu'il entoure un espace central pour le liquide à refroidir, un agitateur agencé de manière à produire un courant de liquide à travers l'espace central, et un tuyau pour acheminer un fluide frigorigène, depuis le côté refoulement du compresseur, à travers un condenseur et vers l'évaporateur, tuyau qui pénètre dans l'évaporateur à la partie supérieure de celui-ci et s'ouvre B l'intérieur de l'évaporateur à la partie inférieure de celuici, l'évaporateur étant en outre raccordé par sa partie supérieure au côté aspiration du compresseur, caractérisé en ce que le tuyau (5) d'adduction du fluide frigorigène s'étend à la manière des filets d'une vis le long de l'évaporateur (3), en contact de transfert thermique avec la paroi de celui-ci qui est dirigée à l'opposé de l'espace central, ce qui empêche la formation de glace sur la face extérieure de cette paroi en cours de service. 2 - Refroidisseur à immersion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau (5) d'adduction du fluide frigorigène s'étend à l'intérieur d'un évaporateur (3), connu en soi ayant la forme d'un tube hélicoidal, et en ce que le tuyau de fluide frigorigène (5) est disposé en contact de transfert thermique avec la partie de la paroi environnante du tube (3) de l'évaporateur qui regarde à l'opposé de l'espace central.