Brevet FR2645948A1 — publié le 19901019

La présente invention concerne une installation destinée à la récupération de fluides frigorigènes, å faible tension de vapeur et pour lesquels une mise à l'air libre dans des conditions de pression normale, provoque une vaporisation immédiate et le rejet å l'atmosphère du gaz produit. Elle s'applique plus particulièrement å la récupération de fluides frigorigènes halogénés, usuellement appelés chlorofluorocarbones, en abréviation "CFC", qui sont couramment comoPrcialisés sous des dénominations de marques telles que "FREON", "FOBILHE*, "FRIGEN" etc... On sait que ces fluides frigorigenes sont utilisés dans de très nombreux systèmes frigorifiques équipés, soit de compresseurs hermétiques, notamment pour les appareils domestiques où le moteur électrique d'entrainement du compresseur proprement dit est enfermé avec celui-ci dans un boîtier étanche en étant baigné dans le fluide frigorigène à comprimer, soit semi-hermétiques, soit encore ouverts avec le moteur séparé du compresseur et du débit du fluide, notamment dans des équipements de plus grandes dimensions tels que des armoires frigorifiques, des chambres froides ou des installations industrielles nécessitant une production de froid continue. On sait par ailleurs que, consécutivement à la signature d'un protocole international à XONTREAL en août 1987, le rejet à l'atmosphère des CFC a fait l'objet d'un accord de restriction draconien, en raison des effets nefastes et désormais incontestés de ces produits sur la couche d'ozone enveloppant le globe terrestre, en particulier du fait de la destruction progressive de cette couche et de la limitation qui en découle de la filtration des rayons ultraviolets provenant du soleil, susceptible dès lors d'entraîner des dommages irrémédiables à l'Romme comme à son environnement.Des conventions.ont donc été établies entre les Administrations Nationales et les professionnels des Industries du froid, aux terses desquels doivent etre désormais nécessairement mis en oeuvre des moyens propres à assurer la récupération, le confinement, le recyclage et le cas échéant, la destruction des CFC utilisés actuellement, en l'absence de fluides de substitution n'ayant pas les mêmes effets nocifs, qui ne seraient pas adaptés aux usages envisagés ou ne seraient pas disponibles. Il existe déjà dans la technique des dispositifs de récupération des CFC. Toutefois, ces dispositifs ne permettent pas un confinement sûr et une reprise entièrement efficace de ceux-ci, notamment lorsque le fluide est pollué, en particulier du fait du fonctionnement du compresseur ; en outre, ces dispositifs ne réalisent généralement pas un recyclage automatique de la phase vapeur produite, avec des risques de fuites ou de renvoi de celle-ci à l'atmosphère. De plus, ces dispositifs débitent habituellement sur des bouteilles de récupération qui ne comportent aucun moyen de contrôle de la limitation de leur remplissage et qui, de ce fait, dégazent dans l'environnement extérieur le surplus de ce remplissage.Enfin, ces dispositifs connus ne comportent genéralement pas de raccords assurant une liaison avec les installations à vider, agencés de telle sorte qu'ils évitent toute possibilité de fausse manoeuvre et de libération non contrôlée des CFC. La présente invention concerne une installation qui vise à assurer de façon sûre et automatique, sur n'importe quel système frigorifique dans lequel circule un fluide frigorigène, notamment du type CFC, une récupération rapide et totale de celui-ci, qu'il soit en phase liquide ou en phase vapeur, en permettant en outre de le purifier au cours de cette opération de récupération, en particulier de le débarrasser des particules d'huile, de calamine ou autres suspensions provenant des compresseurs, de telle sorte que, une fois récupéré et confiné dans un récipient approprié, il puisse être acheminé sur un centre de régénération afin d'être recyclé a la demande dans une installation similaire ou néne dans celle qui vient d'être vidée. L'invention vise donc une installation de récupération de fluide frigorigène, notamment de CFC, qui évite en particulier tout rejet à l'atmosphère du fluide en phase vapeur et qui permet par ailleurs une dépollution efficace du produit récupéré. A cet effet, l'installation considérée, comportant des moyens étanches de raccordement, d'une part å un système frigorifique a vider, contenant le fluide frigorigène à récupérer et, d'autre part, à une bouteille de récupération, se caractérise en ce qu'elle comprend un circuit principal d'écoulement du débit de fluide frigorigène en phase liquide, directement relié à la bouteille de récupération, et un circuit secondaire, monté en parallèle sur le circuit principal, pour recevoir une fraction du fluide en phase vapeur, partiellement mélangée avec du liquide, le circuit secondaire comprenant un récipient tampon de filtration et d'évaporation, alimentant en vapeur un coni?reseeur qui débite dan un condenseur pour transformer la phase vapeur en phase liquide avant restitution de celle-ci dans le circuit principal, la bouteille de récupération recevant la phase liquide à la sortie du circuit principal comportant une conduite de liaison pour le renvoi de la phase vapeur éventuellement produite vers le circuit secondaire, en amont du récipient tampon. L'installation ainsi conçue permet de prélever dans le système frigorifique à vider de son fluide frigorigène, éventuellement en partie pollué par de l'huile ou autres impuretés en suspension dans celui-ci, les phases liquide et vapeur du fluide, sans renvoi d'une quelconque fraction de cette dernière å l'atmosphère. La vapeur est en effet en permanence recyclée dans le circuit secondaire, tant lors de son prélèvement dans le système à vider que lorsqu'elle est produite à la partie supérieure de la bouteille de récupération recevant la phase liquide, au fur et à mesure du remplissage de cette bouteille. Ce remplissage peut dès lors être réalisé sans risque de rejet à l'atmosphère, jusqu'au niveau maximal autorise par les conditions de stockage, de transport ou d'utilisation de cette bouteille Par ailleurs, la filtration permanente de la vapeur dans le circuit secondaire permet une récupération sûre puis une réutilisation possible du fluide frigorigène, selon la pollution éventuelle de celui-ci, en ne renvoyant dans la bouteille de récupération qu'un fluide propre et pret en conséquence pour tout recyclage souhaité. Les moyens étanches de raccordement des extrémités du circuit principal, respectivement au système à vider et à la bouteille de récupération, sont de préférence constitués par des raccords à liaison univoque et différenciée, évitant ainsi toute erreur de connexion. Avantageusement et selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit secondaire comporte en aval du compresseur mais en amont du condenseur, une boucle de dérivation d'une fraction de la phase vapeur, constituant à l'intérieur du récipient tampon, un enroulement échangeur de chaleur, propre à évaporer la fraction liquide du fluide introduite dans ce récipient avec la phase vapeur.Le récipient tampon comporte par ailleurs un filtre séparateur pour éliminer les huiles ou autres impuretés en suspension contenues dans la phase vapeur, ce filtre s'étendant transversalement dans le récipient disposé avec son axe vertical, l'admission de la phase vapeur mélangée avec le liquide provenant du système å vider, étant réalisée par une tubulure d'entrée débouchant sous le filtre séparateur, tandis que l'évacuation de la phase vapeur au-delà du filtre est effectuée par un conduit raccordé au compresseur et débouchant dans le récipient tampon. Avantageusement également, l'enroulement échangeur de chaleur est monté dans le récipient tampon, sous le filtre séparateur. Selon encore une autre caractéristique de l'installation considérée, le récipient tampon est équipé d'un contrôleur de niveau liquide, propre à commander l'arrêt du débit du fluide frigorigène au-delà d'un niveau de consigne donné afin d'éviter toute aspiration de la phase liquide par le compresseur. En outre, le récipient est de préférence muni à son extrémité inférieure d'une capacité de recueil des huiles ou impuretés en suspension et d'une vanne de purge pour l'évacuation de celles-ci ou d'un fond démontable pour en permettre le nettoyage.. Confornément à une autre caractéristique avantageuse, la bouteille de récupération est supportée par un dispositif de contrôle de son remplissage, comportant un ensemble de pesée continue et de mesure du déplacement corrélatif d'un plateau de support de la bouteille, faisant partie de l'ensemble de pesée. De préférence, la bouteille comporte, à son extrémité supérieure, une vanne d'entrée de la phase liquide, une vanne de sortie de la phase vapeur. Un contrôleur de débit et une électro-vanne de commande de l'évacuation de la vapeur vers la conduite de liaison de renvoi de la phase vapeur pilotée par un pressostat, a l'amont du récipient tampon, sont également prévus. D'autres caractéristiques de l'installation considérée, concernant en particulier le montage dans les circuits principal et secondaire de clapets antiretour pour la phase liquide et de contrôleurs du débit de celle-ci dans le circuit principal 9 l'entrée et à la sortie, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence à la Figure unique du dessin annexé qui représente un schéma de principe de l'installation. Sur cette Figure, la référence 1 désigne uh système frigorifique d'un type quelconque du genre armoire ou vitrine réfrigérante par exemple, à usage domestique ou industriel et dont les caractéristiques importent peu par ellesmêmes à la présente invention, ce système pouvant contenir un volume donné, éventuellement très important d'un fluide frigorigène et notamment d'un chlorofluorocarbone (CFC), dont la récupération est désormais impérative, en évitant tout rejet gazeux à l'atmosphère.Cette récupération doit être réalisée, que le CFC soit ou non pollué par de l'huile, ees particules de calamine ou autres substances en suspension, s'étant accumulées au sein du volume de fluide en circulation dans le système, notamment du fait de la presence des compresseurs nécessaires à la production des frigories indispensables, par détente du fluide préalablement comprimé. Le système 1 comporte une tubulure de prélèvement 2 pour le fluide frigorigène devant etre extrait, confiné et le cas échéant recyclé, cette tubulure comportant une vanne 3 de raccordement avec l'installation de récupération selon l'invention désignée dans son ensemble sous la référence 4. La vanne 3 est reliée par un conduit flexible 5 à un raccord 6 à montage ou démontage rapide, prévu à l'extrémité d'un circuit principal 7 de l'installation. Sur ce circuit 7, au-delà du raccord 6, est monté un contrôleur de débit 8 du fluide frigorigène en phase liquide, prélevé dans le système 1 par la tubulure 2, ce contrôleur 8 étant associé en série avec un indicateur 9, permettant à l'utilisateur de visualiser ce débit. L'indicateur 9 est monté en série avec une électrovanne 10 tandis que le circuit principal 7 comporte, en suivant, un clapet anti-retour 11 puis un nouvel indicateur 12 de passage du débit liquide et enfin, à son extrémité opposée au premier raccord 6, un second raccord 13 de même structure mais dont les dimensions sont choisies différentes par construction, de manière à éviter toute éventuelle erreur de branchement de l'installation sur le système. Le second raccord 13 est lui-meme réuni par un conduit flexible 14 à une vanne 15 d'entrée du liquide dans une bouteille de récupération 16, d'un type en lui-meme connu et dont les équipements associés ainsi que les moyens permettant de contrôler son remplissage par le fluide frigorigène seront décrits plus loin. Le circuit principal 7, schématiquement illustré sur la Figure, est selon l'invention, monté en parallèle avec un circuit secondaire 17, disposé entre deux points de branchement respectivement 18 et 19 sur le circuit principal. Ce circuit secondaire 17 comporte une électrovanne 20 dont la sortie est raccordée à un tube 21, amenant à l'intérieur d'un récipient tampon 22 un mélange des phases liquide et vapeur du fluide frigorigène comme on le verra plus en détail ci-après. Â l'intérieur du récipient 22 est monté un séparateur d'huile 23, s'étendant transversalement dans le récipient et avantageusement constitué par une couche d'épaisseur appropriée d'un matelas filtrant, dont les propriétés sont déterminées de manière à ne laisser passer à travers celui-ci que les vapeurs du fluide prélevé, en arrêtant en revanche les vapeurs d'huile ou autres impuretés éventuellement contenues en suspension dans la phase vapeur. Le récipient tampon 22 comporte par ailleurs un contrôleur 24 du niveau liquide dans ce récipient, propre à commander la fermeture automatique de la vanne d'alimentation 10 lorsque le niveau de ce liquide s'élève de façon trop importante, et en particulier risquerait d'atteindre au-dessus de la couche filtrante du séparateur 23, une crosse de prélèvement 25 recueillant la phase vapeur. En outre, dans la partie basse du réservoir 22, celui-ci comporte une capacité 22a pour recueillir les huiles ou autres impuretés filtrées et retombant dans le fond du récipient 22, cette capacité étant réunie à une vanne de purge inférieure 22b, permettant leur élimination à l'extérieur. La phase vapeur ainsi prélevée à la partie supérieure du récipient tampon 22 par la crosse 25 traverse, dans le circuit secondaire 17, un régulateur de pression 26, puis un clapet anti-retour 27, avant d'être amenée à l'entrée d'un compresseur 28. Celui-ci comporte deux pressostats 29 et 30 respectivement, à basse et haute pressions, ainsi que deux manomètres de lecture 31 et 32 de ces pressions. De préférence, le compresseur 28 est du type ouvert, c'est-à-dire comporte un moteur électrique d'entraînement, monté séparé du circuit secondaire 17 qui est traversé par le fluide frigorigène ; toutefois, dans d'autres variantes, le compresseur pourrait aussi bien être du type hermétique ou semihermétique. Un séparateur d'huile 33 est avantageusement monté * sa sortie pour renvoyer les particules d'huile éventuelles entraînées par la vapeur vers le compresseur. La vapeur sous pression, délivrée par le compresseur 28 traverse ensuite un régulateur 34, puis est amenée dans un condenseur 35 où elle se condense pour être amenée à l'état liquide, le fluide frigorigène ainsi obtenu étant renvoyé en 19 dans le circcuit primaire 7, après traversée d'un clapet anti-retour 36. Selon une disposition particulière de l'invention, le circuit secondaire 17 est également associé à une boucle de dérivation 37 raccordée d'une part en 38 sur le circuit, en aval du séparateur d'huile 33 et d'autre part en 39 sur le circuit primaire, au-delà du point de branchement 19 du circuit secondaire. La boucle 37 comporte une partie 40 à l'intérieur du récipient tampon 22 et forme dans celui-ci un enroulement échangeur. Celui-ci permet notamment de vaporiser la fraction liquide du fluide frigorigène introduite dans ce récipient par le tube 21, de telle sorte que, après traversée du séparateur 23, dans la partie haute du récipient soit uniquement prélevée la vapeur renvoyée vers le compresseur 28.Le contrôleur de niveau liquide 24 évite cependant, en toutes circonstances. que le niveau liquide ne puisse atteindre l'extrémité de la crosse de prélèvement 25, en protégeant ainsi le compresseur 28. La fraction de liquide condensé sortant de l'enroulement 40, est renvoyée par le branchement 39 vers le circuit principal 7, après traversée d'un clapet anti-retour 41. La bouteille de récupération 16, recevant la phase liquide par le conduit 14, est par ailleurs avantageusement disposée sur un plateau de pesée continue 42, porté par un jeu de ressorts 43, ou autre système permettant la pesée, la mesure du déplacement de la bouteille au fur et à mesure de son remplissage par le fluide liquide, étant repérée par des colonnes de visualisation 44, convenablement graduées et prévues en retard. Le raccord sur la bouteille 16 comporte également un contrôleur de débit. 45, avec un pressostat 46 et une électrovanne 47, la sortie de celle-ci étant réunie par un conduit 48 en un point 49 prévu sur le circuit secondaire 17, en amont du récipient tampon 22. Le fonctionnement de l'installation de prélèvement selon l'invention se déduit aisément des indications qui précédent : apyres avoir relie le raccord 6 à l'extrémité du conduit 5, lui-meme réuni au système 1 à vider, l'opérateur commande l'ouverture de l'électrovanne 10, le contrôleur de débit 8 et l'indicateur 9 permettant de visualiser l'écoulement du liquide qui, à travers le conduit principal 7 et le clapet anti-retour 11, est envoyé vers la bouteille de récupération 16, via le raccord 13 et le conduit 14. Lorsque une fraction du fluide frigorigéne ainsi prélevé est constituée par de la vapeur, celle-ci est détectée par le contrôleur 8 qui ouvre la vanne 20 et permet au mélange de liquide et de vapeur ainsi prélevé d'être acheminé dans le récipient tampon 22 par le tube 21. Dans ce récipient, la fraction liquide est vaporisée grâce à l'enroulement échangeur 40, la vapeur produite traversant le séparateur 23 qui élimine l'huile en suspension de même que les impuretés diverses qui tombent dans le fond du récipient dans la capacité 22a d'où elles peuvent être éliminées à travers la vanne de purge 22b.La phase vapeur est recueillie par la crosse 25 et acheminée å travers le clapet antiretour 27 vers le compresseur 28, le régulateur 26 permettant de limiter la pression à l'aspiration de ce compresseur dans les limites autorisées. Le compresseur 28, de préférence ici de type ouvert mais qui pourrait etre différent, est protégé par les pressostats 21 et 22 et fournit de la vapeur du fluide, å une pression suffisante pour que, par condensation dans le condenseur 35, cette vapeur soit liquéfiée et renvoyée exclusivement sous phase liquide vers le circuit primaire 7 et, de là, vers la bouteille de récupération 16. Le séparateur d'huile 33 arrête les particules entraînées par le refoulement du compresseur et les renvoie vers le carter de celui-ci. Parallèlement, une fraction de la vapeur est utilisée à travers l'enroulement échangeur 40 dans le récipient tampon 22 pour évaporer le liquide présent dans celui-ci.Les clapets anti-retour 36 et 41 évitent une circulation à contre-courant du liquide qui s'écoule donc en permanence vers la sortie du circuit primaire 7 et vers la bouteille de récupération 16, raccordée à celui-ci. Au cours du remplissage de la bouteille 16, un contrôle permanent du niveau liquide dans celle-ci est réalisé par le plateau de pesée continue 42, le système 43 et les colonnes de contrôle 44, ces divers éléments étant agencés de manière à provoquer l'arrêt automatique du remplissage lorsque la charge maximale prévue pour la bouteille est atteinte. A tout moment cependant, le niveau de liquide dans la bouteille est surmonté par une quantité de vapeur qui, selon l'invention et contrairement aux dispositions envisagées dans les solutions connues dans la technique, n'est pas renvoyée à l'atmosphère mais au contraire totalement récupérée et recyclée dans l'installation. A cet effet, la vapeur produite, après traversée du contrôleur de débit 45 et de l'électrovanne 47, est retournee par le conduit 48 vers le circuit secondaire 7, à l'entrée du récipient tampon 22. On réalise ainsi une installation de récupération d'un fluide frigorigène, en particulier du genre CFC, qui présente l'avantage d'éviter tout rejet à l'atmosphère du fluide, en néme temps qu'un remplissage optimal de la bouteille de récupération, dans des conditions pouvant etre aisément adaptées aux utilisations ultérieures envisagées, notamment pour le recyclage du fluide dans une autre installation, son stockage ou son transport en vue d'une régénération. Les raccords prévus aux extrémités de l'installation, pour relier respectivement celle-ci au système à vider d'une part, à la bouteille de récupération d'autre part, sont avantageusement des raccords rapides de même structure mais de nature différente, afin d'éviter toute erreur dans les branchements réalisés. L'ensemble est de préférence entièrement automatique mais pourrait naturellement fonctionner en une utilisation semi-automatique, voire manuelle. Il est transportable et n'exige qu'un entretien minimal, en assurant dans tous les cas une très grande fiabilité et une sécurité d'emploi particulièrement appréciable. Bien entendu et comme il résulte déjà de ce qui précède, il va de soi que l'invention ne se limite pas au seul exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté ci-dessus ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVEKDICATIOES 1 - Installation de récupération d'un fluide frigorigène, en particulier du genre chlorofluorocarbone, circulant dans un système de réfrigération à usage domestique ou industriel, comportant des moyens étanches de raccordement (6, 13), d'une part à un système frigorifique à vider (1), contenant le fluide frigorigène à récupérer et d'autre part à une bouteille de récupération (16), caractérisée ce qu'elle comprend un circuit principal (7) d'écoulement du débit de fluide frigorigène en phase liquide, directement relié à la bouteille de récupération (16), et un circuit secondaire (17), monté en parallèle sur le circuit principal pour recevoir une fraction du fluide en phase vapeur, partiellement mélangée avec du liquide, le circuit secondaire comprenant un récipient tampon (22) de filtration et d'évaporation, alimentant en vapeur un compresseur (28 > qui débite dans un condenseur (35) pour transformer la phase vapeur en phase liquide avant restitution de celle-ci dans le circuit principal, la bouteille de récupération recevant la phase liquide à la sortie du circuit principal comportant une conduite de liaison (48) pour le renvoi de la phase vapeur éventuellement produite vers le circuit secondaire, en amont du récipient tampon (22). 2 - Installation de récupération selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens étanches de raccordement (6, 13) des extrémités du circuit principal (7), respectivement au système à vider (1) et à la bouteille de récupération (16), sont constitués par des raccords a liaison univoque et différenciée. 3 - Installation de récupération selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le circuit secondaire (17) comporte, en aval du compresseur (28) mais en amont du condenseur (35), une boucle de dérivation (37) d'une fraction de la phase vapeur, constituant à l'intérieur du récipient tampon (22), un enroulement 4 - Installation de récupération selon la revendication 3, caractérisée en ce que le récipient tampon (22) comporte un filtre séparateur (23) pour éliminer les huiles ou autres impuretés en suspension contenues dans la phase vapeur, ce filtre s'étendant transversalement dans le récipient disposé avec son axe vertical, l'admission de la phase vapeur mélangée avec le liquide provenant du système à vider, étant réalisée par une tubulure d'entrée (21) débouchant sous le filtre séparateur, tandis que l'évacuation de la phase vapeur au-delà du filtre est effectuée par un conduit (25) raccorde au compresseur et débouchant dans le récipient tampon. 5 - Installation de récupération selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'enroulement échangeur de chaleur (40) est monté dans le récipient tampon (22) sous le filtre séparateur 6 - Installation de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le récipient tampon (22) est équipé d'un contrôleur de niveau liquide (24), propre à commander l'arrêt du débit du fluide frigorigène au-delà d'un niveau de consigne donné, afin d'éviter toute aspiration de la phase liquide par le compresseur 7 - Installation de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le récipient (22) est muni à son extrémité inférieure d'une capacité de recueil (22a) des huiles ou impuretés en suspension et d'une vanne de purge (22b) pour l'évacuation de celles-ci. 8 - Installation de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la bouteille de récupération (16) est supportée par un dispositif de contrôle de son remplissage, comportant un ensemble de pesée continue (42) et de mesure (44) du déplacement corrélatif d'un plateau de support de la bouteille, faisant partie de l'ensemble de pesée. 9 - Installation de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le raccordement sur la bouteille (16) comporte a son extrémité supérieure, un contrôleur de débit (45) et une électro-vanne (47) de commande de l'évacuation de la vapeur pilotée par le pressostat (46) vers la conduite de liaison (48) de renvoi de la phase vapeur à l'amont du récipient (22). 10 - Installation de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les circuits principal (7) et secondaire (17) comportent des clapets anti-retour -(11, 36, 41) pour la phase liquide et des contrôleurs du débit (8, 12) de celle-ci dans le circuit principal (7) à l'entrée et à la sortie.