Brevet FR2631430A1 — publié le 19891117

La présente invention concerne un système de réfrigération comportant un dispositif pour la suppression du bruit du réfrigérant. Un système de réfrigération bien connu comprend, dans un circuit fermé en série, un évaporateur, un compres- seur pour extraire le réfrigérant de l'évaporateur, un condenseur pour provoquer la condensation du réfrigérant comprimé par le compresseur et un moyen tubulaire de limita- tion du débit qu'on appelle généralement tube capillaire pour contrôler le débit du réfrigérant se dirigeant vers l'évaporateur. Le tube capillaire maintient le différentiel de pression désiré entre le condenseur et l'évaporateur en limitant le débit du réfrigérant et à cet effet son diamètre intérieur est généralement inférieur à celui du conduit for- mant l'extrémité d'entrée de l'évaporateur. A cause de la différence des diamètres entre le tube capillaire et l'extrémité d'entrée de l'évaporateur, il est courant de disposer un tube de liaison entre le tube capillaire et l'extrémité d'entrée de l'évaporateur auxquels il est réuni de manière à agir en section de transition. L'un des pro- blèmes soulevés par la jonction du tube de liaison au tube - 2 - 2631430 capillaire est qu'ils doivent être réunis sans provoquer des fuites et comme le diamètre du tube capillaire est très petit, l'opération de jonction des métaux, par exemple par brasage, doit être telle que l'alliage ou le fondant utilisé dans l'opération de brasage pour assembler les deux tubes ne doit pas colmater l'ouverture du tube capillaire ou intro- duire de l'alliage ou du fondant dans le système de réfrigé- ration. Le réfrigérant sortant du tube capillaire peut être sous forme de liquide ou de gaz ou sous forme d'un mélange des deux. De plus, alors que le réfrigérant sort du tube capillaire, une partie se vaporise généralement à un état de basse pression dans l'évaporateur. La turbulence de l'ébullition résultant de cette vaporisation ainsi que la vitesse de sortie du réfrigérant, laquelle est proche de la vitesse du son, constituent une source importante de bruit dans le fonctionnement du système de réfrigération. Ce bruit peut être assez gênant dans la marche des systèmes de réfri- gération tels que ceux utilisés dans les armoires des réfri- gérateurs. Plus particulièrement gênant est le bruit produit après l'arrêt du système de réfrigération et l'égalisation de la pression du système de réfrigérant. Pendant ce temps, le compresseur et les ventilateurs sont à l'arrêt de sorte qu'ils ne peuvent pas masquer le bruit. Dans la présente invention, on prévoit un agence- ment structurel qui permet de supprimer le bruit créé par le réfrigérant sortant du tube capillaire; de plus, l'agencement structurel empêche le colmatage de l'extrémité de sortie du tube capillaire pendant l'opération de jonction entre ce tube et le tube de liaison. Dans un système de réfrigération comprenant un condenseur, un évaporateur ayant un orifice d'entrée tubu- laire et un limiteur de débit par tube capillaire pour contrôler le débit du réfrigérant entre le condenseur et l'évaporateur et présentant une limitation suffisante pour _ 3 _ 2631430 maintenir la gamme désirée du différentiel de pression entre le condenseur et l'évaporateur, on a prévu un tube de liai- son pour connecter l'extrémité de sortie du tube capillaire à l'orifice d'entrée de l'évaporateur. Le tube de liaison comprend au moins cinq sections tubulaires successives com- portant une première section ayant un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube capil- laire. La seconde section du tube de liaison ayant une forme conique et communiquant par fluide avec la première section a un diamètre augmentant au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la première section. La troisième section du tube de liaison communique par fluide avec la seconde section et présente un diamètre intérieur sensiblement supérieur au diamètre extérieur du tube capillaire. La quatrième section du tube de liaison a une forme conique et communique par fluide avec la troisième section et présente un diamètre augmentant au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la troi- sième section. La cinquième section du tube de liaison com- munique par fluide avec la quatrième section et a un dia- mètre supérieur à celui de la troisième section. Le tube capillaire est disposé de manière à s'étendre à travers les première et seconde sections du tube de liaison, jusque dans la troisième section, sur une distance comprise entre 12 et 88 % de la longueur de la troisième section et est fixé à la première section du tube de liaison par un moyen approprié, en général par une opération de jonction de métaux. L'agencement décrit ici permet d'obtenir une détente maîtrisée du réfrigérant en créant une réduction progressive de la pression et les vibrations de l'extrémité du tube capillaire sont réduites, les deux résultats précé- dents contribuant à la suppression du bruit. En outre, pen- dant l'opération de jonction des métaux, l'orifice de sortie du tube capillaire n'est pas colmaté et le système de réfri- gérant n'est pas contaminé 'par les matériaux utilisés dans cette opération. - 4 - 2631430 La description qui va suivre se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: Figure 1, un diagramme schématique d'un système de réfrigération fermé incorporant le dispositif de la présente invention; Figure 2, une vue en perspective, en coupe agran- die, du moyen de connexion faisant partie du système de réfrigération de la figure 1; Figure 3, une vue en coupe, très agrandie, du moyen de connexion faisant partie du système de.réfrigéra- tion de la figure 1. En figure 1 des dessins d'accompagnement, on a représenté schématiquement un système de réfrigération com- portant un compresseur 1, un condenseur 2, un organe tubu- laire de limitation du débit tel qu'un tube capillaire 3, le moyen perfectionné de connexion ou tube de liaison 4 de la présente invention et un évaporateur 5, tous ces éléments étant montés en série. Dans le fonctionnement d'un tel sys- tème, le compresseur 1 extrait de l'évaporateur 5 la vapeur de réfrigérant et refoule le réfrigérant comprimé vers le condenseur 2. Le réfrigérant de haute pression condensé dans le condenseur 2 passe par le tube capillaire 3 pour atteindre l'évaporateur 5. Le tube capillaire 3 provoque une limitation importante du débit du réfrigérant liquide se dirigeant vers l'évaporateur et par conséquent maintient la gamme désirée du différentiel de pression entre le conden- seur et l'évaporateur selon une manière bien connue dans la technique. Pour maintenir un tel différentiel de pression, le diamètre intérieur du tube capillaire 3 est sensiblement plus petit que les autres passages de fluide dans le système de réfrigération, dont l'extrémité d'entrée 6 de l'évaporateur 5. Dans les systèmes de réfrigération de l'art antérieur de ce type, tels que ceux employés plus particu- lièrement dans les armoires ménagères de réfrigération, - 5 - 2631430 l'extrémité de sortie du tube capillaire 3 est connectée directement à l'extrémité 6 d'entrée de l'évaporateur, ou à un raccord tubulaire ne provoquant pas de limitation qui a pratiquement le même diamètre que le tube ou conduit de l'évaporateur, un moyen approprié étant utilisé pour boucher l'espace entre la surface extérieure du tube capillaire et la surface intérieure de l'entrée de l'évaporateur. Avec une telle connexion directe, le réfrigérant sous forme soit d'un liquide soit d'un gaz soit d'un mélange des deux s'échappe de l'extrémité de sortie du tube capillaire relativement petit à une vitesse relativement élevée proche de la vitesse du son. De plus, alors que le réfrigérant sort du tube capillaire vers le conduit de l'évaporateur d'un diamètre plus élevé qui fonctionne aux pressions d'aspiration du com- presseur, une partie du réfrigérant liquide se transforme en gaz à cette pression plus faible, d'o un écoulement turbu- lent et produisant du bruit à l'orifice d'entrée de l'évaporateur. On peut dire de ce bruit qu'il est un bruit ronflant, accompagné dans certains cas dont on pense que cela est le résultat de l'utilisation d'un condenseur qui introduit alternativement des bouchons gazeux et liquides dans le tube capillaire, d'une pétarade relativement lourde semblable au bruit fait par du maïs qui éclate. Un moyen permettant d'éliminer le bruit ronflant et la pétarade est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 531 947, dans lequel un connecteur entre l'orifice de sortie du capillaire et l'orifice d'entrée de l'évaporateur comprend une multitude de segments ou sections tubulaires s'emboîtant les uns- dans les autres. Cependant, l'invention décrite dans ce brevet ne traite pas du problème de la jonction du tube capillaire 3 à la première section des segments tubulaires sans le risque de colmatage de l'extrémité du tube capillaire avec les matériaux utilisés dans l'opération de jonction des métaux. On remarquera que dans ce brevet le tube capillaire est inséré dans une sec- - 6 - 2631430 tion ayant un diamètre constant, sensiblement identique au diamètre extérieur du tube capillaire et que le tube capil- laire n'est inséré que sur une courte distance par rapport à la longueur de la première section télescopique. On suppose que le tube capillaire est réuni à la première section par soudage ou brasage. Cet agencement, tel qu'il est représenté et décrit dans le brevet, pourrait provoquer le bouchage de l'orifice de sortie du tube capillaire avec les matériaux utilisés dans l'opération de jonction des métaux. En figures 2 et 3, on a représenté en détail le tube de liaison 4 de la présente invention. Le tube de liai- son comprend au moins 5 sections tubulaires successives com- portant une première section 10 représentée en figure 1 entre les lignes verticales A et B et cette section a un diamètre intérieur légèrement plus grand que le diamètre extérieur du tube capillaire 3 de sorte qu'il y a de fait un ajustement fin entre le tube capillaire et la première sec- tion 10. Le tube de liaison comporte une seconde section 12 ayant une forme conique et communique par fluide avec la première section 10 et présente un diamètre augmentant au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la première section. La seconde section est représentée en figure 3 entre les lignes verticales B et C. La troisième section 14 est située entre les lignes verticales C et D; elle communique par fluide avec la seconde section 12 et présente un diamètre intérieur sensiblement plus grand que le diamètre extérieur du tube capillaire. Une quatrième section 16 entre les lignes verti- cales D et E a une forme conique; elle communique par fluide avec la troisième section 14 et présente un diamètre qui augmente au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la troi- sième section 14. Une cinquième section 18 communique par fluide avec la quatrième section 16; elle a un diamètre plus grand que celui de.la troisième section 14 et s'étend entre les lignes verticales E et F. Dans la fabrication des tubes de liaison de ce type, il peut s'avérer avantageux de _ 7 _ 2631430 former les segments à partir du même morceau de tube, par exemple en estampant une partie pour obtenir un diamètre plus petit comme cela est représenté en figure 3. On a constaté qu'il est important que le tube capillaire 3 ait son extrémité avant 20, qui constitue l'ouverture de sortie du tube, inserrée dans la troisième section 14 du tube de liaison 4 sur une distance comprise entre 12 et 88 % de la longueur de la troisième section avant que le tube 3 soit réuni à la première section 10 du tube de liaison 4. La raison est qu'on a constaté que la réduction du bruit s'effectue dans cette plage d'insertion et que le matériau utilisé dans la partie de jonction des métaux ne bouche pas le tube capillaire. La jonction des métaux est généralement une opération de brasage ou une opé- ration de soudage qui implique le chauffage de la surface de contact entre le tube capillaire et le tube de liaison et l'addition d'un alliage métallique qui fondra et mouillera ou alliera les surfaces et ensuite se solidifiera en place pour former le joint. Il est important que l'opération de jonction ne produise aucune fuite au droit de l'assemblage qui aurait un effet néfaste sur le système de réfrigérant. A cet effet, on utilise généralement des fondants qui prépa- rent les surfaces du tube capillaire et du tube de liaison dans la zone de contact de sorte que le métal des deux tubes, en général du cuivre, acceptera facilement l'alliage métallique de l'assemblage pour former un joint étanche. A cause du très petit diamètre de sortie de l'extrémité 20 du tube capillaire, il est important que le matériau utilisé dans l'opération de jonction des métaux n'atteigne pas par inadvertance l'extrémité 20, se traduisant par le bouchage complet ou partiel de l'extrémité du tube capillaire. Par conséquent, il est importart que l'extrémité 20 du tube ter- minal 3 soit insérée d'une quantité suffisante dans la troi- sième section du tube de liaison, ce dernier ayant un dia- mètre sensiblement plus grand que le diamètre extérieur du - 8 - 2631430 tube capillaire. Grâce à cet agencement, si les matériaux utilisés dans l'opération de jonction des métaux ne trouvent pas leur chemin jusqu'au tube de liaison, au delà de la pre- mière section 10, ils peuvent simplement s'accumuler dans la seconde section 12 autour du tube capillaire et éventuelle- ment dans la première partie de la troisième section 14 entre la ligne verticale C et l'extrémité 20 du tube capil- laire 3 comme cela est représenté en figure 3. On a constaté que si l'extrémité 20 du tube capillaire est insérée sur une distance inférieure à 12 % de la longueur de la troisième section 14, il y a un certain risque de colmatage du tube capillaire par les matériaux provenant de l'opération de jonction. D'autre part, on a constaté que si l'extrémité 20 du tube capillaire s'étend au delà de 88 % de la longueur de la troisième section 14, la réduction du bruit n'est pas alors aussi efficace car l'extrémité non supportée du tube capillaire sera soumise à des vibrations excessives et pro- voquera du bruit. La distance nominale est indiquée par la ligne verticale N en figure 3 qui représente le milieu de'la plage correspondant à 12-88 % de la longueur de la troisième section 14. La distance optimum d'insertion dans la troi- sième section 14 est comprise entre la ligne verticale indi- quée comme minimum de 12 % et la ligne verticale N en figure 3. On a constaté que pour obtenir les caractéristiques dési- rables de la suppression du bruit et du non-colmatage du tube capillaire qu'on a exposées ci-dessus, il est important que le rapport entre le diamètre extérieur du tube capil- laire 3 et le diamètre intérieur de la troisième section 14 du tube de liaison 4 reste constant. De plus, on a trouvé que le rapport entre' le diamètre extérieur du tube capil- laire et la longueur combinée des sections 2 et 3 du tube de liaison doit rester constant. En figure 3 des dessins, on a représenté un exemple typique de la combinaison préférée du tube de liai- son et du tube capillaire pour la pratique de la présente - 9 - 2631430 invention. Le tube de liaison a été conçu pour fournir une suppression optimum du bruit et éviter le bouchage de l'extrémité 20 du tube capillaire 3 par les matériaux utili- sés dans l'opération de jonction des métaux. Dans l'agencement représenté, le tube capillaire 3 a un diamètre extérieur de 2 mm et un diamètre intérieur de 0,8 mm. La longueur de la première section 10 est 6,4 mm. La troisième section 14 a un diamètre intérieur de 3,8 mm et la longueur combinée des sections 2 et 3 est 31,8 mm. La section 5 a un diamètre extérieur de 7,4 mm et un diamètre intérieur de 5,9 mm. Ainsi, en utilisant les rapports mentionnés ci-dessus, le diamètre intérieur de la troisième section 14 du tube de liaison doit être approximativement 1,8 fois plus grand que le diamètre extérieur du tube capillaire 3. De plus, la lon- gueur combinée des sections 2 et 3 du tube de liaison 4 doit être approximativement égale à 15 fois ie diamètre extérieur du tube capillaire 3. - 10 - 2631430 REVENDICATIONS 1. Système de réfrigération comprenant un conden- seur (2), un évaporateur (5) ayant une entrée tubulaire (6) et un organe de limitation du débit par tube capillaire (3) pour contrôler le débit du réfrigérant entre le condenseur et l'évaporateur et ayant une limitation du débit suffisante pour maintenir la gamme désirée du différentiel de pression entre le condenseur et l'évaporateur, caractérisé à ce qu'il comprend: un tube de liaison (4) reliant l'extrémité de sor- tie du tube capillaire (3) à l'entrée de l'évaporateur (5), ce tube de liaison comportant au moins 5 sections tubulaires successives comprenant: une première section (10) ayant un diamètre inté- rieur légèrement plus grand que le diamètre extérieur du tube capillaire, une seconde section (12) ayant une forme conique et communiquant par fluide avec la première section et ayant un diamètre allant en croissant au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la première section, une troisième section (14) communiquant par fluide avec la seconde section et ayant un diamètre intérieur sen- siblement plus grand que le diamètre extérieur du tube capillaire, une quatrième section (16) ayant une forme conique et communiquant par fluide avec la troisième section et ayant un diamètre augmentant au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la troisième section, une cinquième section (18) communiquant par fluide avec la quatrième section et ayant un diamètre plus grand que celui de la troisième section, le tube capillaire s'étendant à travers les pre- mière et seconde sections du tube de liaison et entrant dans la troisième section sur une distance comprise entre 12 et - 11 - 2631430 88 % de la longueur de cette troisième section et étant fixé à la première section du tube de liaison par un moyen appro- prié. 2. Système de réfrigération selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la troi- sième section (14) du tube de jonction (4) est approximati- vement 1,8 fois plus grand que le diamètre extérieur du tube capillaire (3). 3. Système de réfrigération selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube capillaire est fixé autour du tube de liaison par un moyen de jonction de métaux, par exemple par chauffage d'un alliage métallique qui mouille les deux tubes et se solidifie alors pour les assembler. 4. Système de réfrigérant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur combinée de la deuxième section (12) et de la troisième section (14) du tube de liaison est approximativement 15 fois le diamètre extérieur du tube capillaire (3).