Brevet FR2534674A1 — publié le 19840420

L'invention se rapporte à un nouveau type d'évaporateur pour installation frigorifique plus particulièrement destiné au refroidissement unitaire d'objets cylindriques ou partiellement cylindriques. I1 est déjà connu d'utiliser à cette fin notamment pour des canettes,des évaporateurs hélicoîdaux dans le noyau vide duquel on introduit la bouteille-à refroidir. Pour un bon transfert des frigories on sait qu'un bon contact est nécessaire entre celle-ci et le serpentin de l'évaporateur, ce qui suppose une rigoureuse correspondance des côtes des parties en contact. Cet impératif exclut donc les récipients dont la surface latérale comporte des reliefs - par exemple gravure - pour les bouteilles, bourrelets de sertissage pour les boîtes ou les futs. La transmission du froid dans l'appareil précité se fait d'ailleurs en de mauvaises conditions puisque les surfaces d'échange sont forcément réduites. an contact pouvant exister entre le serpentin et le récipient soit la plupart du temps à une simple génératrice de l'hélice. L'invention vise un évaporateur permettant l'introduction du récipient à refroidir non seulement par ses extrémités, mais dans la plupart des cas, aussi latéralement, ce qui permet par exemple de refroidir des bouteilles ayant le jable gravé.. (mention de contenance, de nonréemploi etc.) ou des botes à fonds sertis. Enfin, cet évaporateur offre la particularité d'etre auto-serrant, c'est-à-dire d'appliquer sa face interne contre la paroi du récipient à refroidir. Cet auto-serrage est basé sur le principe de la déformation élastique d'un corps creux métallique soumis à une variation de pression d'un fluide. Ce principe est déjà appliqué dans de nombreux dispositifs comme les pressiomètres dits "tube de Bourdon" comportant un tube recourbé dont l'extrémité ouverte d'entrée est fixe, et l'extrémité fermée opposée agit mécaniquement sur un or aane mobile (aiguille,rupteur etc..) quand le tube se déforme sous l'effet de la pression du fluide entrant. Pour la présente application, il ne s'agit plus d'un tube, mais d'une enceinte méplate obtenue par enroulement concentrique de deux plaques de hauteur égale la plaque extérieure sera plus longue de la différence A L = A D x 3,14, par rapport à la plaque intérieure, A D étant Q la différence entre les diamètres moyens des 2 plaques assemblées et Q la portion de circonférence totale occupée par l'ensemble. Si on applique une pression P entre ces deux plaques assemblées, la force extérieure P1 = P x S extérieur étant plus importante que la force P2 = P x S intérieur, la force résultante PR = P x A S s'exercera vers l'extérieur, et tendra à dérouler l'ensemble, en écartant les bords extrêmes du montage. Une diminution de pression tendra à la manoeuvre inverse c'est-à-dire diminuer le volume délimité par la plaque intérieure. C'est cet effet que l'invention se propose d'utiliser pour obtenir un auto-serrage du récipient par 1 'éva- porateur. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent, faites en regard des dessins sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe transversale de l'évaporateur selon l'invention - la figure 2 est un schéma d'une installation frigorifique en faisant application - les figures 3 et 4 sont des schémas montrant le fonctionnement. Comme on le voit sur la figure 1, cet évaporateur est constitué par deux plaques courbes A et B en métal adéquat réunies l'une à l'autre par exemple par soudure de leurs champs adjacents CA1 - CB1 et CA2 - CB2, de ma nière à être parallèles entre elles et à ménager une enceinte dans laquelle puisse circuler le fluide frigorifique. Comme il a été précédemment dit, ce fluide à une pression P exercera sur les parois internes de l'enceinte des pressions de force P9 - P2, telles que leur résultante PR tendera à 'touvrir"l'évaporateur comme visible à la figure 3 et pour les raisons qui seront expliquées plus loin. Si l'on se reporte à la figure 2, on voit que l'on peut placer l'évaporateur E,la branche basse pression, dans un circuit frigorifique en le reliant d'une part au condenseur CD et d'autre part au compresseur CP. Avantageusement, la canalisation Ca venant du condenseur CD, constituant un détendeur (la canalisation étant alors capillaire) (ou au travers d'un détendeur de tout autre type), arrive à la partie inférieure d'un des champs C1 (ou C2), tandis que la sortie CS de l'évaporateur en direction du compresseur se fait par ou près de la partie haute de l'autre champ C2 (ou C1). De cette manière, le fluide balaye convenablement l'enceinte comprise entre les plaques A et B, selon les flèches fl - f2. Cette canalisation Cs aboutit à l'aspiration du compresseur CP. Le refoulement se fait par Cr reliant le compresseur au condenseur CD par exemple du type ventilé. On remarque qu'un tel évaporateur permet la récu- pération de l'huile entraînée par le fluide. Pour ce, le champ de sortie comporte à sa partie inférieure une canalisation CH-, reliant cette partie au compresseur CP éventuellement par la canalisation Cs à son voisinage dudit compresseur, CH étant capillaire. A noter que cette canalisation Cs peut être conformer pour constituer un dispositif de séchage pouvant être placé dans le refoulement du ventilateur V du condenseur. La pression dans l'évaporateur étant celle de la branche basse pression (sortie du détendeur-évaporateur- aspiration du compresseur) et variable selon le fluide frigorigène employé et les conditions d'utilisation est inférieure ou au plus, égale à la moitié de la pression régnant dans la branche haute pression (refoulement compresseur, condenseur, entrée du détendeur}, lorsque le système fonctionne normalement. A l'arrêt du compresseur cette basse pression s'égalise avec la haute pression, à une pression moyenne HP - BP + BP. 2 il apparaît donc qu'entre les pressions régnant dans l'évaporateur à l'arrêt et en fonctionnement, il existe une différence notable. Exemples : A P pour R.12 1,5 bar A P pour R.22 3 bars. A l'arrêts l'évaporateur subissant une pression intérieure plus importante tendra à se dérouler, permettant de placer en son centre l'objet à refroidir R. Dès le démarrage du système frigorifique, la pression chutant dans l'évaporateur, le fera se refermer sur l'objet, assurant une liaison thermique satisfaisante, et un bon rendement de l'appareil; Ceci est démontré par la formule K = 1 où K est le coefficient global de conductibilité e thermique exprimé en Kilocalories par degré centigrade, où e est la distance séparant les surfaces d'échange, exprimée en mètres, et X le coefficient spécifique de conductibilité thermique du corps séparant les surfaces d'échange. Dans le rapport de K, K est proportionnel à A, et inversement proportionnel à la distance e. Pour augmenter K, il faut donc diminuer "e" par bon serrage de l'évaporateur sur l'objet. L'application la plus intéressante est le refroidissement d'objet cylindrique, s'inscrivant dans un évaporateur roulé à sa dimension exacte (fûts de bière de petites dimensions, bouteilles, boîtes, etc...) devant être refroidis rapidement sur toute leur surface extérieure afin d'éviter la stratification thermique du liquide (chaud en haut, froid en bas), dans un appareil d'encombrement réduit ; le remplacement du récipient R vide s'effectuant à l'arrêt de l'appareil. Une modification de quelques millimètres de la circonférence formée par l'évaporateur suffit à serrer ou relâcher l'objet R. Ce système s'applique valablement pour la réfrigération de tout objet de section cylindrique ou approchante, comportant une courbe continue sur au moins la moitié de son périmètre, permettant une introduction latérale ou par les extrémités dans l'évapo- rateur. REVENDICATIONS 1.- Evaporateur pour installation frigorifique relié d'une part à un compresseur et d'autre part à un condenseur, caractérisé en ce qu'il est constitué par une enceinte limitée (E), par deux parois (A et B) semi-cylin doriques ou similaires. 2.- Evaporateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa section transversale est limitée par deux portions au moins égales à une 1/2 circonférence. 3.- A titre d'application de l'évaporateur selon l'une des revendications précédentes, une installation frigorifique comportant dans le sens de déplacement du fluide : un compresseur (CP), un condenseur (CD), un détendeur (DT), l'évaporateur (E), caractérisée en ce que la canalisation d'aspiration (CS) le reliant au compresseur (CP) aboutit à la partie haute au voisinage de l'un des champs (C2) des plaques (A ou B), tandis que la canalisation (CA) le reliant au condenseur (CD) débouche à la partie basse au voisinage de la génératrice extrême opposée. 4.- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une canalisation (CH) d'évacuation de l'huile entraînée par ledit fluide et partant de la partie basse de l'évaporateur située audessous du départ de la canalisation d'aspiration (CS).